일반기술

단일벽 나노튜브를 이용한 기체 센서 및 그 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 새롭게 설계한 미세간극의 전극 패턴 위에 단일벽 구조의 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube)를 포함하는 나노튜브 액상 혼합물을 떨어뜨린 후 수평이동시켜 두 전극 사이를 극소량의 나노튜브만으로 연결하는 방법으로 제조한 기체 센서와 이때의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 기존 IDT(Interdigitated) 구조의 전극에 탄소나노튜브를 떨어뜨렸을 경우 발생하는 다량의 나노튜브와 전극 패턴 다수의 위치에서 병렬 연결시키는 방법으로 인하여 발생하는 성능의 열화와, 화학기상증착법으로 직접 성장시킨 탄소나노튜브 위에 전극을 올려 고성능의 센서를 얻는 방법이 가진 제조의 어려움을 극복하고, 고감도와 빠른 응답속도를 가진 고성능의 기체 센서를 용이하게 제조할 수 있도록 한 것이다. 본 발명에 따른 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube)를 이용한 기체 센서의 제조방법은, (a) 센서용 전극 패턴을 새롭게 설계하는 단계, (b) 탄소나노튜브를 전극 패턴 위에 떨어뜨리고, 인접한 두 전극 사이로 수평 이동시키는 단계를 포함한다. 여기서 단계 (b)는, (b-1) 전극 패턴위에 탄소나노튜브를 떨어뜨려 약 10분 동안 정지 상태로 유지하는 단계와, (b-2) 800 rpm 의 속도로 탄소나노튜브가 놓인 전극 패턴을 회전시켜 나노튜브가 원심력을 받도록 하는 단계, 및 (b-3) 메탄올을 이용하여 불순물 나노입자와 전극 패턴에 놓이지 못한 잔류 나노튜브를 제거하여 전극 패턴을 세정하는 단계를 구비한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 탄소나노튜브를 하나의 전극에서 직접 성장시켜 인접한 전극에 부착시키는 고비용의 매우 어려운 낮은 공정과, IDT(Interdigitated) 구조로 전극을 만들고 탄소나노튜브를 그 위에 떨어뜨려 다량의 나노튜브가 다수의 위치에서 전극과 병렬 연결되어 제조되는 기존의 기체 센서의 낮은 감도 및 느린 회복속도를 쉽게 극복하고, 두 구조의 장점만을 획득할 수 있다는 장점이 있다.1)나노튜브가 부착되는 전극 영역을 나노튜브 수준으로 최소화하여 다수의 나노튜브 병렬 부착으로 인한 센서의 성능 열화를 최대한 억제.2)원심력을 이용하여 나노튜브를 두 전극 사이의 미세한 간격으로 직접 이동시켜 두 전극이 극소량의 나노튜브만으로 연결되게 함으로써, 마치 직접 성장시킨 나노튜브 위에 전극을 직접 올린 형태를 구현.3)응답시간 및 회복시간 특성이 기존의 직접 부착법으로 제조된 기체 센서보다 월등히 향상.4)센서 제조가 매우 어려운 나노튜브의 직접 성장법으로 제조된 기체 센서의 성능에 도달하고 있기 때문에 향후 직접 성장법으로 센서를 제조하는 경우, 본 발명의 활용가치를 높일 수 있는 장점이 있음.