다층그라핀을 이용하는 이산화탄소 가스센서

Abstract

본 연구에서는 그라핀(graphene)을 이용하여 초소형 이산화탄소(CO2) 가스 센서를 제작하고 그 성능을 테스트 하였다. 동작 원리는 가스 분자가 흡수됨에 따라서 전도도가 민감하게 변화하는 그라핀의 우수한 전기적 특성을 이용하였다. 이러한 그라핀의 장점을 이용하여 기존의 가스 센서의 반응시간과 민감도의 오차범위 그리고 소자의 크기를 줄이는 것이 본 연구의 목적이다. 다층 그라핀을 제조하는 방법으로는 기계적 박리법(mechanical cleavage)을 이용하였다. 두 개의 전극사이에 그라핀을 증착시킨 후, 전자빔 리소그래피(e-beam lithography)를 이용하여 전극과 그라핀을 연결시켰다. 완성된 가스 센서로 이산화탄소를 반도체 변수 분석기(semiconductor parameter analyzer)를 이용하여 측정하였다. 원통형의 가스 챔버안에 그라핀 가스 센서를 위치시키고 반도체 변수 분석기를 이용하여 전기적 특성을 측정하고 시간응답과 전도율의 변화를 확인하였다. 그 결과 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라 전도도의 변화율이 증가하는 현상이 나타났으며 기존의 센서보다 우월한 특성을 보였다.