Sarin gas is the most notorious gas for its toxicity among the Chemical Warfare Agents (CWA) because it causes respiratory paralysis within a few minutes after exposure and can be made easily. Therefore, it is important to detect the sarin gas especially at extremely low concentration. However, it is too lethal to use it in lab-scale, so we used Dimethyl methylphosphonate(DMMP) instead which has the same detection mechanism due to a structural similarity with sarin gas. In this paper, the high-resolution Al-doped $SnO_2$ nanopattern with high aspect ratio (~13) was fabricated by Secondary Sputtering Lithography. This unique top-down lithographic technique also enabled ultra-small grains of $SnO_2$ channel materials and highly scattered Al dopants. The DMMP gas sensor with this Al-doped $SnO_2$ nanopattern showed an outstanding sensitivity in range from 50 ppb to 2 ppm ($R_a/R_g$ = 43.3 at 50 ppb) and good selectivity due to its ideally controlled structure.
사린 가스는 쉽게 만들 수 있다는 점과 노출 후 수 분 내에 호흡계 마비를 일으킨다는 점에서 화학무기 중에서도 그 독성으로 악명이 가장 높은 가스이다. 따라서, 사린 가스를 아주 작은 농도에서도 감지하는 것이 중요하다. 하지만, 사린 가스는 연구 목적으로 사용하기에 위험성이 아주 크고 치명적이기 때문에 구조적 유사성을 가져 같은 감지 방식을 가지는 물질인 디메틸메틸포스포네이트를 대체 물질로 사용하였다. 본 연구에서는 이차 스퍼터링 리소그래피를 사용하여 높은 종횡비를(~13) 가진 고해상도 알루미늄 도핑 틴옥사이드 나노 패턴을 제작하였다. 이 하향식 리소그래피 기술은 또한 주요 채널 물질인 틴옥사이드의 그레인 크기를 아주 작게 만들고, 도펀트인 알루미늄 또한 매우 분산된 형태로 제작될 수 있게 하였다. 알루미늄이 도핑된 틴옥사이드 나노패턴으로 디메틸메틸포스포네이트 가스 센서를 제작하였을 때 패턴이 구조적으로 잘 조절되어, 50 ppb 에서 2 ppm 범위에서 (50 ppb에서 $R_a/R_g$ = 43.3) 아주 뛰어난 민감도를 보였고, 선택성 또한 높은 수준을 보였다.
