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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

유환수 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
김효진
발행연도
2015
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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We have investigated nitrogen monoxide (NO) gas sensing properties of n-type zinc oxide nanorods (ZnO NRs) and copper oxide thin film (CuO TF)/ZnO NRs p-n heterojunction structure with n-type zinc oxide nanorods (ZnO NRs)
embedded in p-type copper oxide thin film (CuO TF), expecting that the formation of electron depletion layers in the p-CuO and n-ZnO could lead to an enhancement of the adsorption of a target gas. Our attention has been devoted to the detection of the nitric oxide or nitrogen monoxide (NO) gas among the poisonous gases. We synthesized the ZnO NRs by a hydrothermal method using a ZnO nanoparticle seed layer deposited on Si/SiO2 and indium tin oxide (ITO) substrates by sputtering method. The p-CuO TF/n-ZnO NRs heterojunction has been fabricated by employing ZnO NRs synthesized on ITO and CuO TF deposited onto the ZnO nanorod array by sputtering method. The crystallinity and microstructure of the ZnO NRs and heterojunction materials have been examined by an X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM). It was found from the gas sensing measurements that the ZnO NRs gas sensor exhibited a maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature of 230 ℃ and increase linearly with the increase in the NO gas concentration from 2 to 18 ppm. The current-voltage (I-V) characteristics of the CuO TF/ZnO NRs p-n heterojunction and its temperature dependence ranging from room temperature (RT) to 250 ℃ have been examined in dry air and NO ambient, revealing a nonlinear rectifying diode behavior. When the oxide p-n junction was exposed to an oxidizing or electron acceptor gas NO, we have observed a significant reduction in the forward current of the heterojunction, which can be explained by the generation of holes inside the p-type CuO layer. The NO gas response of the oxide heterojunction has been found to exhibit a maximum at an operating temperature of 150 ℃ and increase linearly with increasing NO gas concentration from 2 to 14 ppm in dry air. The NO sensitivity value of the p-n heterojunction has been observed to be as high as 1000 % at 150 ℃ when biased at 2 V in the presence of 10 ppm NO. Furthermore, the oxide heterostructure gas sensor has shown a stable and repeatable response to NO gas. These experimental results illustrates the fabrication of the p-n oxide heterojunction structure with n-type ZnO NRs embedded in p-type CuO TF as a promising candidate for NO gas detection.

목차

제1장. 서론 1
제2장. 이론적 배경 5
2.1 ZnO 물성 5
2.1.1 ZnO의 구조적 특징 5
2.1.2 ZnO의 전기적 특징 6
2.2 CuO 물성 9
2.3 수열합성법 13
2.3.1 일반적인 수열합성 조건 13
2.3.2 수열합성법의 이론적 접근 15
2.3.3 결정화 공정 이론 16
2.3.4 결정의 입도 및 형상 제어 28
2.3.5 수열합성법의 변수 29
2.4 반도체형 가스센서 31
2.4.1 반도체형 가스 센서 원리 31
2.4.2 가스 센서의 감지 특성 평가 40
2.4.3 일산화질소 반응 43
제3장. 재료 및 실험 방법 47
3.1 ZnO 나노로드제작 47
3.1.1 Pt/Ti 전극의 증착 47
3.1.2 씨앗층 형성 47
3.1.3 수열합성 48
3.2 CuO 박막/ ZnO 나노로드 이종접합체 제작 49
3.2.1 ITO 전극의 증착 49
3.2.2 ZnO 나노로드제작 49
3.2.3 CuO 박막의 증착 49
3.3 ZnO 나노로드 및 CuO 박막/ ZnO 나노로드 이종접합체의 특성분석 50
제4장. 결과 및 고찰 55
4.1 ZnO 나노로드의 특성 분석 55
4.1.1 구조적 특징 55
4.1.2 일산화질소 가스에 대한 감지 특성 60
4.2 CuO 박막/ZnO 나노로드의 특성 분석 68
4.2.1 구조적 특징 68
4.2.2 일산화질소 가스에 대한 감지 특성 71
제5장. 결론 80
참고문헌 82

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