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마이크로 산소분압센서용 Potentiostat 및 I-V Converter 회로 설계
서화일,최평,손병기 ( Hwa Il Seo,Pyung Choi,Byung Ki Sohn ) 한국센서학회 1994 센서학회지 Vol.3 No.3
Design of potentiostat and I-V converter for micro pO2 sensor is described. Also, The operation of the designed circuit, in connection with the eqivalent model of micro pO2 sensor, is simulated. The potentiostat showed low output resistance of 1.1㏀ and input voltage range of -3∼2.5V. And the I-V converter showed low input resistance of 30Ω and good linearity between input and output.
ISFET 이온감지기구의 Site Binding 모형 확장과 그 $Si_3N_4$ 수소이온 감지막에의 적용
서화일,권대혁,이종현,손병기,Seo, Hwa-Il,Kwon, Dae-Hyuk,Lee, Jong-Hyun,Sohn, Byung-Ki 대한전자공학회 1988 전자공학회논문지 Vol. No.
The dual dielectric films have been grown on single-crystalline silicon substrates with the thickness ranging from 125A to 180A at various gas and temperature conditions by using rapid thermal process that included independent nitridation step. The film characteristics and their dependence on the contents of the hydrochloric gas and the processing time have been studied. By the addition of the hydrochloric gas, the initial oxide thickness was significantly changed, but after sequential nitridation processes the thickness of the films was nevertheless a little bit varied within 10A. All the samples of the dual dielectric films show the increased breakdown voltages in proportion to the additive contents of the hydrochloric gas and also show the higher breakdown strengths than the thermal oxide and nitrided oxide films grown by the conventional furnance process or the rapid thermal nitridation process that was composed of the dependent nitridation cycles. 독립적인 nitridation step이 포함된 급속 열처리 공정을 이용하여 125-180A 두께의 이중 절연박막을 단결정 실리콘 상에 형성하였다. HCl 가스의 첨가량과 공정시간의 변화에 따른 박막 특성의 변화를 고찰하였고, 이에 따른 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HCl 가스의 첨가에 의해 초기의 산화막 두께의 성장은 현저하게 나타났으나, nitridation 후의 박막두께의 변화는 10A 이하로 매우 저조하였다. 이중 절연박막의 항복전압은 HCl 가스의 첨가량에 비례하여 점차 증가하였고, 절연강도는 furnace나 독립적인 nitridation step이 포함되지 않은 급속 열처리 공정으로 형성한 같은 두께의 박막에 비해 높은 것으로 분석되었다.
사진식각기술을 이용한 FET형 반도체 요소 및 포도당센서의 제조와 그 특성
조병욱,김창수,서화일,손병기,Cho, Byung-Woog,Kim, Chang-Soo,Seo, Hwa-Il,Sohn, Byung-Ki 한국센서학회 1992 센서학회지 Vol.29 No.3
pH-ISFETs, the semiconductor pH sensors, were combined with immobilized enzyme membranes to prepare FET type urea and glucose sensors and its operational characteristics were investigated. Photolithography techniques were applied to immobilize enzymes on the $H^{+}$ sensing membrane of the pH-ISFET with photo-sensitive polymers, PVA-SbQ. Fabricated urea and glucose sensors could determine $0.5{\sim}50{\;}mg/dl$ urea concentrations and $10{\sim}1000{\;}mg/dl$ glucose concentrations, respectively. 반도체 pH 센서인 pH-ISFET와 효소 고정화막을 기술적으로 결합한 FET형 반도체 요소 및 포도당센서를 제조하고 그 동작특성을 조사하였다. 사진식각기술을 이용하여 pH-ISFET의 수소이온 감지막 위에 urease와 glucose oxidase를 감광성 고분자 물질인 PVA(polyvinyl alcohol)-SbQ(stilbazolium group)로 고정화(immobilization)시켰다. 제조된 요소센서와 포도당센서는 각각 $0.5{\sim}50{\;}mg/dl$ 범위의 요소농도와 $10{\sim}1000{\;}mg/dl$의 포도당 농도를 정량 할 수 있었다.
사진식각기술을 이용한 FET 형 반도체 요소 및 포도당센서의 제조와 그 특성
조병욱,김창수,서화일,손병기 ( Byung Woog Cho,Chang Soo Kim,Hwa Il Seo,Byung Ki Sohn ) 한국센서학회 1992 센서학회지 Vol.1 No.1
pH-ISFETs, the semiconductor pH sensors, were combined with immobilized enzyme membranes to prepare FET type urea and glucose sensors and its operational characteristics were investigated. Photolithography techniques wore applied to immobilize enzymes on the H^+ sensing membrane of the pH-ISFET with photo-sensitive polymers, PVA-SbQ. Fabricated urea and glucose sensors could determine 0.5∼50 mg/dl urea concentrations and 10∼1000 mg/dl glitdbse concentrations, respectively.
손병기,이흥락,박이순,장민수,조진호,서장수,최 평,남기홍,권대혁,서화일,김창수,이수근 경북대학교 센서기술연구소 1993 연차보고서 Vol.1993 No.-
현대사회가 발전함에 따라 개인의 건강 및 환경오염에 대한 관심이 고조되고 있으나, 국내에서는 이러한 요구를 충족시킬 건강진단용 의료장비나 환경감시용 측정장치의 개발이 미흡한 실정이다. 이에 부응하여 소형화, 규격화 및 양산화에 매우 유리한 FET형 마이크로센서에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 CMOS공정으로 제조된 pH-FET가 높은 감도와 우수한 장기안정성을 가짐을 확인하였으며, Na-ISFET 제조를 위하여 ionophore로서 ETH2120을 선정하고 감지막의 최적조성비, 직선감응범위 및 감도 등을 조사하였다. 그리고 ionophore인 valinomycin과 ETH129를 사용하고 matrix로서 감광성고분자인 PVB/BAC를 이용하여 K 및 Ca-ISFET의 감지막을 사진식각공정으로 형성시켰다. 용존가스센서를 집적화하기 위하여 바탕소자인 금속박막 즉 Ag/AgCl과 Pt박막의 증착조건 및 Liff-off 공정조건을 확립하였으며, 가스투과막과 hydrogel막의 형성법에 대한 기초조사를 수행하였다. FET형 포도당센서에 적합한 Desk-top 형태 포도당 측정기의 hardware 및 software를 설계 제작하여 그 특성을 검증하였다. 이는 여타의 FET형 센서에 이용가능할 것이다. 또한 센서신호를 다중으로 처리할 수 있는 Custom IC를 CMOS공정에 적합하게 설계검증하였다. Sol-Gel법과 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 압전물질인 BaTiO_3, Pb(ZrTi)O_3 및 ZnO 막을 형성하고 이들의 물성을 조사하여 FET형 압력센서에의 적용가능성을 확인하였다. According to the development of modern society, interests in individual health and environmental pollution have been increased. But the domestic development of medical diagnostic and environmental monitoring equipments do not satisfy this requirements. This research had been dedicated to the FET type semiconductor microsensor which has advantages such as small size, standardization and mass-production. The fabricated pH-ISFET by CMOS process has high sensitivity and excellent long-term stability. A Na-ISFET was prepared which contained EH2120 as ionophore in sensing membrane and investigated optimum composition of membrane, linearity and sensitivity of the Na-ISFET. By using photo-sensitive polymer PVB/BAC as matrix, we formated sensing membrane of K and Ca-ISFET in photolithographic method. To integrate dissolved gas sensors, we established deposition and liff-off process condition of metal electrode(Ag/AgCl and Pt) as well as the formation method of hydrogel and gas permeable membrane. Hardware and software of desk-top type glucose meter suitable to FET type glucose sensor were designed manufactured to verificate its operation. This system was designed to be available for other FET type sensors. Additionally we designed and verified custom 1C, which can process multiple sensor signals, compatible with CMOS process. By sol-gel method and RF magnetron sputtering method, piezoelectric film such as BaTiO_3, Pb(ZrTi)O_3, and ZnO were deposited. These films were characterized and ascertained their adaptability to FET type pressure sensor.
ISFET 바이오센서를 위한 신호처리회로의 개발과 그 요소센서와의 단일칩 집적
서화일,손병기 경북대학교 센서기술연구소 1990 센서技術學術大會論文集 Vol.1 No.1
The new signal process circuit using ISFETs as two input devices of a MOS differential amplifier stage for application to a ISFET biosesnor was developed. And the chip including developed circuit, ISFET and reference electrode was designed and fabricated according to modified LOCOS p-well CMOS process. The fabricated chip showed a gain of 0.8 and 1.6, good linearity in input-output relationship and very small power dissipation of 4mW. By forming immobilized urease membrane on ISFET gate of the chip, urea sensor system and developed signal process circuit was successfully integrated on a single chip.