One-pot synthesis를 이용한 고품질 V2O5 나노 벨트 합성 및 고온 전습도 범위 감지 습도 센서 응용

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 one-pot synthesis를 통해 고결정성 V2O5 나노 벨트를 합성하고, 이를 고온 환경에서도 안정적으로 동작하는 습도 센서로 응용하였다. 합성 과정에서는 O2-assisted Physical Vapor Deposition (PVD) 방법을 적용하여 Pt 전극/SiO2 기판 위에 V2O5 나노 벨트를 직접 성장시켰다. 이후 TEM, XRD, XPS, PL 등의 다양한 분석을 통해 결정성과 품질을 평가한 결과, 물리적 결함이 없고 고결정성을 갖는 나노 벨트의 형성을 확인하였다. 특히 Pt 전극 위에 직접 성장된 구조는 계면 불순물이 존재하지 않아 높은 반응성을 나타냈다.
이렇게 최적화된 V2O5 나노 벨트를 이용한 습도 센서는 1%~100% RH의 전체 범위에서 안정적이고 반복적인 감지 성능을 보였으며, 25회 이상의 반복 측정과 120일 장기 저장 후에도 우수한 안정성과 재현성을 유지하였다. 또한, 직접 성장 방식은 전사법 등 기존 공정 대비 우수한 구조적 안정성과 향상된 감지 특성을 실험적으로 입증하였다.
결론적으로, 본 연구는 합성 및 성장 공정의 정밀 제어를 통해 고결정성 V2O5 나노 벨트의 형성과 특성 향상을 달성하였으며, 이를 기반으로 IoE 및 가혹한 산업 환경에 적합한 차세대 습도 센서 개발 가능성을 제시하였다