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아미노실란 단분자층 위에 석출된 SWCNT의 가스감지 성질

전문가 제언: ○ CNT는 탁월한 전기적 성질, 기하구조와 전자성질들 간의 흥미로운 관계 및 큰 부피 대 표면적 비를 갖는 새로운 물질로서 특별히 가스감지 분야에서 여러 가지 응용들에 유망하다. CNT-기반의 가스센서들은 다양한 가스들에 대하여 우수한 감도, 낮은 작동온도, 빠른 응답시간 및 감도의 고성능들 때문에 획기적인 관심의 대상이 되었다.

○ NO2, NH3, O2 등과 같은 전자주개분자와 전자받개 분자들은 SWCNT로 전자를 운반시키거나 또는 SWCNT로부터 전자를 제거한다. 이것은 SWCNT에게 많은 전하운반체 또는 전공을 각각 주어서, SWCNT의 전도성을 극적으로 증가시키거나 감소시킨다.

○ 제어되는 방법으로 CNT를 석출시키기는 간단하고 믿을 만한 공정이 개발되지 않아 실제응용을 위한 CNT-기반 가스센서의 제작이 유보되어왔다. 최근에 양으로 하전되고 중성 말단기를 가진 분자들의 자체조립 된 단분자층(SAM), 3-아미노프로필-트리에톡시실란(APTES) 및 1-옥타데실-트리클로로실란(OTS) 패턴들에 기초한 “표면프로그램 된 조립” 방법들이 개발되었다.

○ SWCNT의 가스감지 성질에 관한 -NH2 작용기화 된 SiO2 표면의 영향이 연구되었다. 주형들로서 패턴 된 아미노실란 단분자층의 사용은 가스센서 특성을 개선하는 것이 판명되었다. 저항성 가스센서의 감지물질인 SWCNT는 전극과 접촉되어 있고 SiO2 맨 표면 위에 직접 또는 그 APTES SAM을 거쳐서 석출되었다. NO2에 노출되었을 때 그 센서들의 특성과 APTES 단분자층 위에서 아민기의 기능도 연구되었다.

○ 성질상 전자주개인 APTES로 작용기화 된 산화실리콘 웨이퍼에 석출된 반도체성 SWCNT는 전하운반체의 역할을 한다. 그 SWCNT로부터 NO2 분자들로 운반되는 전자들의 양은 전자주개 아민기에 의해 더욱더 증가시킨다. 개개 SWCNT의 선택적 배치를 위하여 원래 의도된 APTES는 SWCNT의 가스감지 성질을 증강시키는데 사용된다. 이와 같은 SWCNT의 가스감지 성질에 전자주개와 받개의 적절한 제어 메커니즘은 새로운 고성능 가스센서 연구개발에 확대 적용이 기대된다.

저자: Thu Hong Tran, Jin-Woo Lee, Kyongsoo Lee, Yang Doo Lee, Byeong-Kwon Ju
자료유형: 학술정보