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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

황현정 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
김효진
발행연도
2016
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

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We have investigated nitrogen monoxide (NO) gas sensing properties utilizing a p-n heterojunction made by the n-type zinc oxide and p-type copper oxide. Our attention has been devoted to the detection of the nitric oxide or nitrogen monoxide (NO) gas among the poisonous gases. We have expected 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. We synthesized the ZnO thin films (ZnO TF) and CuO thin films (CuO TF) and CuO nanoparticles (NPs) by spin coating method on indium tin oxide (ITO) substrates. on the other hand, ZnO nanorods (ZnO NRs) was fabricated by a hydrothermal method.
The crystallinity and microstructure of 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 TF/CuO TF p-n heterojunction gas sensor exhibited a maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature of 100 ℃ and increase linearly with the increase in the NO gas concentration from 10 to 30 ppm. The current-voltage (I-V) characteristics of the CuO NPs/ZnO NRs p-n heterojunction and its temperature dependence ranging from room temperature (RT) to 240 ℃ 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 3 to 10 ppm in dry air. The NO sensitivity value of the p-n heterojunction has been observed to be as high as 265 % at RT 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 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 10
2.3 스핀코팅법 14
2.4 수열합성법 17
2.4.1 일반적인 수열합성 조건 18
2.4.2 수열합성법의 이론적 접근 20
2.4.3 결정화 공정 이론 21
2.4.4 결정의 입도 및 형상 제어 36
2.4.5 수열합성법의 변수 37
2.5 반도체형 가스센서 39
2.5.1 반도체형 가스 센서 원리 39
2.5.2 가스 센서의 감지 특성 평가 49
2.5.3 일산화질소 반응 53
제3장. 재료 및 실험 방법 58
3.1 ZnO/CuO 박막 이종접합체 제작 58
3.1.1 기판 세정 및 용액 제작 58
3.1.2 CuO 박막 스핀 코팅 및 열처리 59
3.1.3 ZnO 박막 스핀 코팅 및 열처리 59
3.2 CuO 박막/ ZnO 나노로드 이종접합체 제작 60
3.2.1 씨앗층 형성 60
3.2.2 ZnO 나노로드제작 60
3.2.3 CuO 박막의 증착 61
3.3 ZnO/CuO 박막 이종접합체의 특성분석 61
제4장. 결과 및 고찰 67
4.1 ZnO/CuO 박막 이종접합체의 특성 분석 67
4.1.1 구조적 특징 67
4.1.2 일산화질소 가스에 대한 감지 특성 72
4.2 CuO 나노입자/ZnO 나노로드 이종접합체의 특성 분석 81
4.2.1 구조적 특징 81
4.2.2 일산화질소 가스에 대한 감지 특성 85
제5장. 결론 92
참고문헌 94

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