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전도체를 포함하는 하부전극;상기 하부전극 상에 형성되고, 절연체를 포함하는 절연부;상기 절연부 상에 위치하고, 제1 전극 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하는 상부전극;상기 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연부 상에 위치하고, 나노 탄소재료 및 금속산화물로 코팅된 나노 탄소재료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 검출부;상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 도선; 및상기 도선과 상기 하부전극에 전기적으로 연결되고, 상기 도선과 상기 하부전극 사이의 정전용량을 측정하는 정전용량 측정부;를 포함하고,주파수를 변화시키며 상기 정전용량 측정 시 하기 식 1에 따른 정전용량 변화율의 최대값이 나타나는 주파수를 측정하여 대상 화학물질을 검출하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 검출부가 상기 나노 탄소재료를 갖는 네트워크를 포함하고,상기 네트워크가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나의 전극에서 다른 하나의 전극 방향으로 정렬된 상기 나노 탄소재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 나노 탄소재료가 탄소 나노튜브 및 탄소 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제5항에 있어서,상기 탄소 나노튜브가 단일벽 탄소 나노튜브, 이중벽 탄소 나노튜브 및 다중벽 탄소 나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 나노 탄소재료는 표면에 히드록시기(-OH), 카보닐기(-C=O), 카복시기(-COOH) 및 아미노기(NH2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 금속산화물이 틴 옥사이드(SnO2), 실리콘 디옥사이드(SiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 마그네슘 옥사이드(MgO), 칼슘 옥사이드(CaO), 지르코늄 실리케이트(ZrSiO4), 지르코늄 디옥사이드(ZrO2), 하프늄 실리케이트(HfSiO4), 하프늄 디옥사이드(HfO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 스트론튬 옥사이드(SrO), 란타늄 옥사이드(La2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 바륨 옥사이드(BaO), 티타늄 디옥사이드(TiO2), 징크 옥사이드(ZnO), 페릭 옥사이드(Fe2O3), 텅스텐 트리옥사이드(WO3), 카퍼 옥사이드(CuO), 카퍼 퍼옥사이드(CuO2), 니켈 옥사이드(NiO) 및 인듐 옥사이드(In2O3)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 정전용량형 화학센서가 헥산, 암모니아, 아세톤, 벤젠, 에탄올, 메탄올, 톨루엔 및 O-자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 정전용량형 화학센서가 기체상의 화학물질을 검출하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 하부전극의 상기 전도체가 p-형 실리콘(p-type silicon), n-형 실리콘(n-type silicon), Au, Al, Ag, Be, Bi, Co, Cu, Cr, Cd, Fe, Ga, Hf, In, Ir, Mn, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb, Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Sb, Sn, Ta, Te, Ti, V, W, Zr 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 절연체가 실리콘 디옥사이드(SiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 실리콘 옥시나트라이드(SiON), 마그네슘 옥사이드(MgO), 칼슘 옥사이드(CaO), 지르코늄 실리케이트(ZrSiO4), 지르코늄 디옥사이드(ZrO2), 하프늄 실리케이트(HfSiO4), 하프늄 디옥사이드(HfO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 스트론튬 옥사이드(SrO), 란타늄 옥사이드(La2O3), 탄탈륨 옥사이드(Ta2O5), 바륨 옥사이드(BaO) 및 티타늄 디옥사이드(TiO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각각 독립적으로 크롬 및 금이 순서대로 적층된 크롬층/금층을 포함하고, 상기 크롬층이 상기 절연부와 접하고, 상기 금층이 상기 검출부와 접하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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제1항에 있어서,상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 거리가 1 내지 10,000μm인 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서
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(a) 전도체를 포함하는 하부전극을 제공하는 단계;(b) 상기 하부전극 상에 절연체를 포함하는 절연부를 형성하는 단계;(c) 상기 절연부 상에 제1 전극 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하는 상부전극을 형성하는 단계;(d) 상기 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연부 상에 나노 탄소재료 및 금속산화물로 코팅된 나노 탄소재료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 검출부를 형성하는 단계;(e) 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 도선을 형성하는 단계; 및(f) 상기 도선과 상기 하부전극에 전기적으로 연결된 정전용량 측정부를 제공하여 제1항에 따른 정전용량형 화학센서를 제조하는 단계;를포함하는 정전용량형 화학센서의 제조방법
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제16항에 있어서,단계 (d)가(d-1) 나노 탄소재료를 용매에 분산시켜 나노 탄소재료를 포함하는 현탁액을 제조하는 단계; 및(d-2) 상기 현탁액을 상기 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연부 상에 도포하여 나노 탄소재료를 포함하는 검출부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서의 제조방법
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제18항에 있어서,단계 (d-2)가 상기 현탁액을 상기 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 절연부 상에 도포하는 단계 (d-2-1); 및상기 도포된 현탁액에 전압을 인가하여 도포된 현탁액에 포함된 나노 탄소재료를 정렬시켜 검출부를 형성하는 단계 (d-2-2); 를포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서의 제조방법
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제18항에 있어서,단계 (d-2) 이후에,단계 (d)가 상기 절연부 상에 도포된 나노 탄소재료에 금속산화물 전구체를 포함하는 액적을 도포하는 단계(d-3); 및상기 액적에 포함된 금속산화물 전구체를 산화시켜 금속산화물로 코팅된 나노 탄소재료를 포함하는 검출부를 형성하는 단계(d-4);를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 화학센서의 제조방법
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