본 연구에서는 가스 흐름 열 증발(gas-flow thermal evaporation)과 원자층 증착(atomic layer deposition) 방법을 이용하여 광활성 가스 센서를 위한 제어된 다공성 구조를 제작하였다. SnO2 매트릭스의 기공도를 조절하기 위해 열 증발 중 챔버에 Ar을 도입하여 압력을 0.1~1 Torr로 조정하였다. 또한 원자층 증착을 통해 다공성 SnO2의 표면에 나노스케일 TiO2 층을 등방성(conformally)으로 증착하여 HCHO에 대한 선택적 활성층으로 사용하였다. 그 결과, 0.2 Torr에서 증착된 센서는 최적화된 기공도와 향상된 전자 수송 특성에 기인하여 다른 증착 압력의 센서보다 높은 감도와 상대적으로 빠른 응답을 보였다. 다공성(nanoporous) SnO2의 경우, CO 농도 50 ppm에 노출되었을 때 응답률(response rate) 56.7%를 나타내었으며, 검출한계는 1 ppm으로 낮았다. 나노다공성 SnO2에 TiO2 층을 도입함으로써, UV 조사 하에서 재료의 반응성 산소(reactive oxygen) 상태와 목표 가스의 산화(oxidation) 수준이 잘 일치하는 경우에 HCHO에 대해 선택적인 반응이 가능해져, 10 ppm에서 응답률 20%를 보였다. 또한 SnO2 및 SnO2@TiO2 이종구조의 감지 성능(예: 응답률 및 응답 시간)을 서로 다른 증착 압력에서 평가하였다. 본 연구 결과는 표적 가스의 레독스(redox) 에너지와 재료의 전도대(conduction band) 사이의 에너지 준위 정합이 광활성 가스 센서에서 표적 가스를 선택적으로 검출하는 데 중요한 역할을 함을 명확히 보여주며, 따라서 다양한 표적 가스에 대한 선택성을 향상시키기 위한 합리적인 설계 규칙을 제안한다.

• Fe 3 O 4 층을 회전 반응기 기반 스퍼터링을 사용하여 FeSiBCr 분말에 등면(수직)으로 순응 코팅한다. • 제안된 코팅 방법은 나노스케일에서 Fe 3 O 4 두께를 정밀하게 제어할 수 있게 한다. • Fe 3 O 4 층은 분말 표면의 전도도를 감소시키고 결함을 최소화한다. • 최적화된 코어–쉘 구조는 투자율(permeability)을 향상시키고 전력 손실(power loss)을 낮춘다. 저전력 손실과 높은 자기 투과율을 갖는 연자성 복합재는 에너지 효율적이고 고성능의 장치에 필수적이며, 그 응용은 빠르게 확대되어 왔다. 본 연구에서는 회전 반응기를 이용하는 회전 반응기 기반 스퍼터링을 분말 코팅 기법으로 제안하여, FeSiBCr 비정질 연자성 분말 위에 두께를 정밀하게 제어한 균일한 Fe 3 O 4 코팅 층을 형성한다. Fe 3 O 4 두께를 15~50 nm 범위에서 변화시켜, 고주파에서 전력 손실을 최소화함과 동시에 자기적 특성을 향상시키도록 미세구조를 최적화하였다. 그 결과, 두께 15 nm의 Fe 3 O 4 코팅 분말은 무처리 분말에 비해 전력 손실이 73.5% 감소하였고, 유효 투과율(effective permeability)은 무코팅 분말 대비 최대 133.8%까지 향상되었다. 미세구조 분석에 따르면 비정질 Fe 3 O 4 층의 도입은 산소 공급원 역할을 하여 계면 SiO 2 층의 형성으로 이어지며, 이는 와전류 손실(eddy current losses)을 감소시키는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 분말 표면에 대한 혁신적인 스퍼터링 기법은 전통적인 코팅 방법에 비해 유의한 개선을 보여, 전자 및 산업 응용 분야에서 고성능 연자성 복합재를 위한 확장 가능한(scalable) 해결책을 제공한다.