| 초록 |
이차원 구조의 전이금속 화합물은 수직한 방향으로 반데발스 결합을 이루고 있으며, 평면과 평행한 방향으로는 강한 공유결합을 가진 층상 구조 소재이다. 이러한 층상 구조에서 1 nm 두께에서도 가스에 대한 반응성을 가지고 있어 다양한 가스에 대한 반응 연구들이 진행되고 있다. 특히 이차원 구조의 전이금속 화합물 기반의 가스센서는 산화물 기반의 반도체식 가스센서와 비교하여 전력소모가 적고, 상온에서도 반응할 수 있는 장점이 있다. 다양한 가스 중, 최근 화두가 되고있는 미세먼지의 주요 원인인 NO2 가스도 이차원 소재를 이용하여 측정할 수 있으며, 이에 따라 농도에 따른 반응성, 반응속도 및 회복속도와 같은 센서 특성들을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이차원 전이금속 화합물의 한 종류인 WS2를 이용하여 NO2 가스 센싱 과정에서 수분에 대한 노출이 가스센서에 미치는 영향을 확인하였다. cm 단위의 기판에서 균일한 두께를 가지는 WS2를 합성하기 위해 원자층 증착법 기반의 공정을 이용하여 합성을 진행하였으며, 합성된 WS2를 이용하여 NO2에 대한 반응성을 확인할 수 있었다. NO2 가스에 대한 반응 후 N2와 H2O를 이용한 회복도를 비교하여 수분의 영향을 확인할 수 있었으며, NO2 가스에 대한 회복도가 매우 향상됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 수분이 이차원 소재 기반의 가스센서에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 향후 이차원 소재 기반의 가스센서 특성을 향상시키기 위한 방법을 제시할 수 있었다. |
