계면활성제 기반 PEDOT:PSS/SnO2 박막 센서

본 연구는 계면활성제가 혼합된 산화주석(SnO2) 나노구조 박막을 수열합성법으로 제작하고, 센서 응용을 위한 구조적, 형태학적, 광학적, 전기적 특성을 종합적으로 평가했습니다. 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 계면활성제 농도(0%, 6%, 11%, 16%, 20%)에 따른 영향을 분석하기 위해 5가지 센서 샘플(SnO-1~SnO-5)을 제작했습니다. X선 회절 분석 결과, 결정립 크기는 12.2 nm(SnO-1)에서 4.8 nm(SnO-5)로 조절 가능했으며, 결함 밀도는 0.0067 nm-2에서 0.0434 nm-2로 증가하여 SnO-5가 가스 및 습도 감지에 매우 민감함을 확인했습니다. 전계 방출 주사전자현미경 및 투과전자현미경 분석을 통해 순수 SnO2의 응집된 입자 구조가 SnO-5에서는 고도로 상호 연결된 꽃 모양 형태로 변형되어 표면적이 증가하고 흡착 특성이 향상됨을 확인했습니다. BET 표면적 측정 결과, SnO-1의 53.15 m2/g에서 SnO-5의 132.70 m2/g으로 크게 증가했으며, 기공 부피도 0.245 cm3/g에서 0.405 cm3/g으로 증가하여 에너지 저장 및 슈퍼커패시터의 촉매 및 전기화학적 활성 개선 가능성을 시사합니다. 푸리에 변환 적외선 분광법은 가스 및 생체 분자 상호작용에 필수적인 기능 그룹(O–H, C=O, O–Sn–O)의 존재를 확인하여 생체의학 및 환경 모니터링 응용 분야에 적합함을 보였습니다. UV-Vis 분광법을 통한 광학 연구에서는 표면 개질과 연관된 밴드갭 조절 가능성을 보여 광전자 및 UV 센서 응용 분야에 유용합니다. 전류-전압 측정 결과, 문턱 전압이 0.405 V(SnO-1)에서 0.071 V(SnO-5)로 크게 감소하여 우수한 전하 수송 특성을 입증했습니다. 이러한 결과는 계면활성제 혼합 SnO2 박막이 첨단 센서 응용 분야에 큰 잠재력을 가짐을 보여줍니다.