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금속산화물 나노입자 분산액을 포함하는 전기분사용액을 전기장 하에서 전기분사 (e-spray)하는 전기분사기법에 의해, 금속산화물 나노입자가 자가조립되어 형성된 3차원 계층구조를 갖는 복수의 금속산화물 나노응집체;상기 복수의 금속산화물 나노응집체가 도포되고 저항 변화의 인식이 가능한 센서 기판; 및상기 복수의 금속산화물 나노응집체간의 접촉저항을 낮추기 위해, 상기 복수의 금속산화물 나노응집체가 도포된 센서 기판상에 추가적으로 전기분사한 금속 염이 상기 복수의 금속산화물 나노응집체 사이에 스며든 후, 산화되어 상기 복수의 금속산화물 나노응집체 사이에 형성되는 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제1항에 있어서,상기 전기분사용액은 고분자 템플레이트를 더 포함하고,상기 복수의 금속산화물 나노응집체 각각은 상기 전기분사에 따라 상기 3차원 계층구조의 표면 및 내부에 포함된 상기 고분자 템플레이트가 열처리에 의해 제거됨에 따라 형성되는 미세기공 및 거대기공을 표면 및 내부에 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제2항에 있어서,상기 복수의 금속산화물 나노응집체 각각은, 금속산화물 나노입자의 함량이 상기 고분자 템플레이트보다 상대적으로 많은 도메인과 상기 고분자 템플레이트의 함량이 상기 금속산화물 나노입자보다 상대적으로 많은 도메인이 형성됨에 따라, 상기 열처리 이후 상기 고분자 템플레이트의 제거에 따라 형성된 복수의 기공들이 서로 연결되어 열린구조 (open structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제2항에 있어서,희생층으로 사용되는 상기 고분자 템플레이트는 구형의 볼 구조, 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형 중에서 선택된 하나 이상의 형상의 고분자를 포함 하여 전기분사법을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제2항에 있어서,상기 고분자 템플레이트의 크기는, 100 내지 750 nm의 범위에 포함되며, 서로 같은 직경 내지는 서로 다른 직경을 갖는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전기분사용액은 촉매를 더 포함하고,상기 복수의 금속산화물 나노응집체 각각은 상기 전기분사에 따라 상기 3차원 계층구조에 촉매가 결착되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 3차원 계층구조는 구형, 도우넛형, 타원형 및 일부가 파쇄된 구형 중 하나 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 3차원 계층구조의 금속산화물 나노응집체의 직경은 150 nm 내지 3 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속산화물 나노응집체를 구성하는 금속산화물 나노입자의 직경은 5 내지 100 nm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
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제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속산화물 나노입자 분산액에 포함된 금속산화물 나노입자에서, 금속산화물은 SnO2, ZnO, WO3, Fe2O3, Fe3O4, NiO, TiO2, CuO, In2O3, Zn2SnO4, Co3O4, PdO, LaCoO3, NiCo2O4, Ca2Mn3O8, V2O5, Ag2V4O11, Ag2O, MnO2, InTaO4, InTaO4, CaCu3Ti4O12, Ag3PO4, BaTiO3, NiTiO3, SrTiO3, Sr2Nb2O7, Sr2Ta2O7 및 Ba0
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(a) 금속산화물 나노입자 분산액을 포함하는 전기분사용액을 제조하는 단계;(b) 상기 제조된 전기분사용액을 전기장 하에서 전기분사하여, 금속산화물 나노입자가 자가조립된 3차원 계층구조의 복수의 금속산화물 나노응집체를 형성하는 단계;(c) 상기 복수의 금속산화물 나노응집체를 저항 변화의 인식이 가능한 센서 기판 위에 도포하여 반도체식 가스 센서를 제조하는 단계; 및(d) 상기 복수의 금속산화물 나노응집체간의 접촉저항을 낮추기 위해, 상기 복수의 금속산화물 나노응집체가 도포된 센서 기판상에 추가적으로 금속 염을 전기분사하여 상기 금속 염이 산화된 금속산화물을 상기 복수의 금속산화물 나노응집체 사이에 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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제12항에 있어서,상기 (a) 단계는,상기 금속산화물 나노입자 분산액에 고분자 템플레이트를 추가하고,상기 (b) 단계는,상기 전기분사에 따라 상기 3차원 계층구조의 표면 및 내부에 포함된 상기 고분자 템플레이트를 열처리를 통해 제거시켜 상기 금속산화물 나노응집체의 표면 및 내부에 복수의 기공을 형성시키는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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제13항에 있어서,상기 3차원 계층구조의 금속산화물 나노응집체는, 금속산화물 나노입자가 상기 고분자 템플레이트보다 상대적으로 함량이 많은 도메인과 상기 고분자 템플레이트가 상기 금속산화물 나노입자보다 상대적으로 함량이 많은 도메인이 형성됨에 따라, 상기 열처리 이후 상기 고분자 템플레이의 제거에 따라 형성된 복수의 기공들이 서로 연결되어 열린구조 (open structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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제13항에 있어서,상기 고분자 템플레이트의 첨가량은 10 내지 25 wt%의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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제13항에 있어서,상기 고분자 템플레이트는 폴리스티렌 (PS), 폴리메틸메스아크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐아세테이트, 폴리우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 폴리에테르우레탄, 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸아크릴레이트 (PMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리퍼퓨릴알콜 (PPFA), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌옥사이드 (PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트 (PC), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐피롤리돈 (PVP), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아마이드, 피치 (pitch) 및 페놀 수지 (phenol resin) 중 적어도 하나 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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제13항 또는 제14항에 있어서,상기 (a) 단계는,상기 금속산화물 나노입자 분산액에 촉매를 추가하고,상기 전기분사에 따라 상기 3차원 계층구조에 촉매가 결착되는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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제17항에 있어서,상기 촉매의 첨가량은 0
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제12항에 있어서,상기 (c) 단계는,스프레이 코팅, 드랍코팅, 스크린 프린팅, EHD, 전기분사를 통한 직접적인 코팅 및 전사를 통한 도포 중 하나를 이용하여 상기 복수의 금속산화물 나노응집체를 상기 센서 기판 위에 도포하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서의 제조 방법
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