유연 기판 위의 자가 단락 WO3 박막을 이용하여 투명유연전극 및 가스센서로의 응용
Using Self-Cracked WO3 Inorganic Thin Film on Flexible substrate: Application to Transparent Flexible Electrodes and Gas sensors
- 주제(키워드) self-crack , metal grid , hydrogen sensing , gas sensor
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 류학기
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000031448
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
self-cracked WO3 박막을 희생층으로 사용하여 마이크로 단위의 metal network를 제작하는 방법을 제시한다. 묽은 NaOH(0.001 M)용액에서 침지 시간을 조절하여 10~40 μm 크기로 metal network 배선 너비를 조절할 수 있고, 이에 따라 전극의 전기 전도도 및 투과율을 조절할 수 있다. 가시광선 영역에서 평균 투과율 95.6%이며, 약 100 Ω/sq의 전기 전도도가 측정되었다, 또한 유연 기판에 적용 시 반복 굽힘 시험에서도 전기 저항이 안정적으로 유지되었다. 본 연구에서 제시하는 방법은 다양한 투명유연 전극 소자에 적용될 수 있을 것이라 기대된다. 또한, self-cracked WO3 박막을 단차 template로 사용하여 Pd 기반 수소 가스 센서로 응용하는 방법을 제시한다. template 위에 증착된 Pd 박막이 crack의 모서리에서 단락을 형성하고, 수소 가스에 의한 Pd 격자 팽창 시에 단락이 연결된다. 이를 이용하여 Pd 박막은 격자 팽창에 의한 수소 가스 센싱을 하게 된다. WO3 증착 두께에 따라서 센싱 sensitivity를 비교했을 때, WO3 30 nm 증착 조건에서 8.5%의 sensitivity로 가장 우수한 가스 감지를 보였으며, 반복 센싱 시험 및 농도 별 센싱 시험에서도 안정적인 감지를 보였다. 또한 시편의 곡률에 따라서도 on-off 형식의 가스 센싱 특성을 보였다. 본 연구에서 제시하는 방법은 시편의 제작이 one-step으로 이뤄지기 때문에 가스 센서 제작 공정 단순화에 도움이 될 것이라 예상한다.
more목차
1. 서론 1
2. 이론적 배경 3
A. 물리 기상 증착법에 의한 self-crack 생성 원리 3
B. Pd 기반 수소 가스 센서의 감지 원리 3
3. 실험 방법 7
A. Self-cracked WO3 template 제작 7
가) 유연기판 제작 7
나) WO3 박막 전처리 및 Au 증착 7
다) WO3 및 Pd 증착 7
B. 분석 방법 8
가) 주사 전자 현미경 분석 8
나) 주사 탐침 현미경 분석 8
다) X-ray 광분자 분광법 분석 8
라) 나노 압입 시험 분석 9
마) X-ray 회절 분석 9
바) 가스 감지 특성 분석 9
4. 결과 및 고찰 17
A. 투명유연전극으로 응용 17
가) 전처리 조건 별 template 특징 17
나) metal network 특성 평가 19
B. Pd 기반 수소 가스 센서로 응용 31
가) WO3 두께 별 crack 특징 31
나) 수소 가스 센서 특성 평가 31
5. 결론 38
참고 문헌 39
