Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
권호 표지

A Study on Micro Gas Sensor Utilizing WO$_3$ Thin Films Fabricated by Sputtering Method

스퍼터링법으로 제작한 WO$_3$ 박막을 이용한 NO$_2$ 마이크로 가스센서에 관한 연구

  • 김창교 (순천향대학교 정보기술공학부) ;
  • 이영환 (순천향대학교 정보기술공학부) ;
  • 노일호 (순천향대학교 정보기술공학부) ;
  • 유홍진 (순천향대학교 신소재화학공학부) ;
  • 유광수 (서울시립대학교 신소재공학과) ;
  • 기창진 (서울정보통신대학원대학교 정보통신학과)
  • Published : 2003.09.01
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Abstract

A flat type micro gas sensor was fabricated on the p-type silicon wafer with low stress Si$_3$N$_4$, whose thickness is 2 ${\mu}{\textrm}{m}$, using MEMS technology. WO$_3$ thin film as a sensing material for detection of NO$_2$ gas was deposited using a tungsten target by sputtering method, followed by thermal oxidation at several temperatures (40$0^{\circ}C$-$600^{\circ}C$) for one hour. NO$_2$ sensitivities were investigated for the WO$_3$ thin films with different annealing temperatures. The highest sensitivity was obtained for the samples annealed at $600^{\circ}C$ when it was operated at 20$0^{\circ}C$. The results of XRD analysis showed the annealed samples had polycrystalline phase mixed with triclinic and orthorhombic structures. The sample exhibits higher sensitivity when the system has less triclinic structure. The sensitivities, $R_{gas}/R_{air},$ operating at 20$0^{\circ}C$ to 5 ppm NO$_2$ of the sample annealed at $600^{\circ}C$ were approximately 90.

평면형 마이크로가스센서를 MEMS 기술을 이용하여 제작하였다. NO₂ 가스의 감지를 위한 감지물질로서 이용되는 WO₃ 박막은 텅스텐 타겟을 스퍼터링한 후에 1시간 동안 여러 온도에서 열산화법에 의해 형성하였다. NO₂ 감도(Rgas/Rair)는 열처리 온도에 따른 WO₃ 박막에 대해 조사하였다. 동작온도가 200℃일 때 600℃에서 열처리한 시편의 NO₂가스감도가 가장 높았다. XRD의 결과는 열처리한 시편은 triclinic구조와 orthorhombic구조가 혼합된 다결정상을 보여주었다 또한 시편은 triclinic구조가 적을수록 더 높은 가스 감도를 보여주었다 600℃에서 열처리한 시편의 20℃의 동작온도일 때 5 ppm NO₂ 가스감도는 약 90이었다.

Keywords