Glycothermal 법에 의한 ZnO 및 In-doped ZnO nanopowder 제조 및 특성에 관한 연구 Fabrication and Properties of ZnO and In-doped ZnO Nanopowder by Glycothermal Process원문보기
정보 기술이 발달함에 따라, 더욱 간편하고 기능이 다양하며 우수한 품질이 요구하고 있다. LCD, PDP에서처럼 정보 표시 및 화상을 볼 수 있도록 하거나 태양 전지와 같은 광전자 소자에서 빛을 이용하기 위해서는 투광성이 필요로 한다. 이것은 전기적 신호를 처리하기 위한 전기전도도를 갖는 동시에 가시광선 또는 적외선 영역에서 빛을 투과하는 성질이 있는 ...
정보 기술이 발달함에 따라, 더욱 간편하고 기능이 다양하며 우수한 품질이 요구하고 있다. LCD, PDP에서처럼 정보 표시 및 화상을 볼 수 있도록 하거나 태양 전지와 같은 광전자 소자에서 빛을 이용하기 위해서는 투광성이 필요로 한다. 이것은 전기적 신호를 처리하기 위한 전기전도도를 갖는 동시에 가시광선 또는 적외선 영역에서 빛을 투과하는 성질이 있는 투명 전도성 산화물을 필요로 하고 있다. 투명 전도성 산화물(TCO)은 주로 산화인듐주석(ITO : Indium tin oxide)이 우수한 전기적 광학적 특성을 가지고 있어 널리 이용되고 있지만, 박막 제조 시 고가의 합성 장비와, 고온에서의 후처리 공정이 필요로 하는 등의 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 저가이며 안정한 sol을 이용하여 투명전극을 제작하고자 분산성이 좋고 입도분포가 좁으며, 소결온도가 낮은 ZnO 및 In-doped ZnO 나노 분말을 제조하고자 하였다. ZnO 및 In-doped ZnO 나노 분말 제작에 이용된 glycothermal process 법은 낮은 반응온도에서 결정질의 나노 분말을 얻을 수 있고, 추가로 분쇄나 하소공정이 필요하지 않으며, 반응 조건에 따라 분말의 형태 및 크기를 조절할 수 있다. 본 연구에서는 glycothermal 법을 이용하여 ZnO 및 In-doped ZnO 나노 분말을 제조하였다. zinc acetate, indium acetate를 출발 물질로 하여 반응 용매는 diethylene glycol, ethylene glycol, 그리고 1-4,butanediol를 사용하여 반응 온도와 반응 시간의 변화를 주어 ZnO 나노 분말의 크기와 형태를 조절 할 수 있었다. 또한 200 ℃에서 12 시간 동안 glycothermal 법을 이용하여 In doped ZnO의 안정한 sol을 얻을 수 있었으며 이를 건조시켜 10 nm 크기의 나노 분말을 얻을 수 있었다. 제조된 분말은 XRD, FE-SEM, EDAX, TG-DTA, FT-IR, UV-vis spectrameter 통하여 특성을 관찰하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. ① ZnO 나노 분말 합성. - Hexagonal 구조를 갖는 결정질 ZnO 나노분말을 200 °C의 비교적 낮은 온도 에서 12 시간 동안 Glycothermal 반응을 통해 성공적으로 합성 하였다. - Glycothermal 법으로 제조된 ZnO 나노 분말의 입자 크기와 형태는 반응 용 매와, 반응 온도 그리고 반응 시간에 의해 조절 할 수 있었다. - 합성된 ZnO 분말의 평균 결정립 크기는 약 8 nm ∼ 30 nm 로 합성 할 수 있었다. - Glycothermal 법으로 제조된 ZnO 나노 분말의 광학적 특성은 약 370 nm에서 광 흡수를 보이고 있었으며 이 때 3.27 ∼ 3.37 eV로 넓은 밴드갭 에 너지를 갖고 있었다. ② In doped ZnO 나노 분말 합성. - Glycothermal 법을 이용하여 In doped ZnO 안정한 sol을 합성 할 수 있었 다. - 합성된 In doped ZnO 의 안정한 sol을 400 °C에서 2시간 용매를 증발시켜 ZnkIn2Ok+3 (k=2.5) 화합물을 얻을 수 있었다. - Glycothermal 법으로 제조된 In doped ZnO 나노 분말의 광학적 특성은 약 420 nm로써 광 흡수 영역이 넓어 졌음을 확인 할 수 있었으며 이 때 밴드갭 에너지 2.85 eV이였다.
정보 기술이 발달함에 따라, 더욱 간편하고 기능이 다양하며 우수한 품질이 요구하고 있다. LCD, PDP에서처럼 정보 표시 및 화상을 볼 수 있도록 하거나 태양 전지와 같은 광전자 소자에서 빛을 이용하기 위해서는 투광성이 필요로 한다. 이것은 전기적 신호를 처리하기 위한 전기전도도를 갖는 동시에 가시광선 또는 적외선 영역에서 빛을 투과하는 성질이 있는 투명 전도성 산화물을 필요로 하고 있다. 투명 전도성 산화물(TCO)은 주로 산화인듐주석(ITO : Indium tin oxide)이 우수한 전기적 광학적 특성을 가지고 있어 널리 이용되고 있지만, 박막 제조 시 고가의 합성 장비와, 고온에서의 후처리 공정이 필요로 하는 등의 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 저가이며 안정한 sol을 이용하여 투명전극을 제작하고자 분산성이 좋고 입도분포가 좁으며, 소결온도가 낮은 ZnO 및 In-doped ZnO 나노 분말을 제조하고자 하였다. ZnO 및 In-doped ZnO 나노 분말 제작에 이용된 glycothermal process 법은 낮은 반응온도에서 결정질의 나노 분말을 얻을 수 있고, 추가로 분쇄나 하소공정이 필요하지 않으며, 반응 조건에 따라 분말의 형태 및 크기를 조절할 수 있다. 본 연구에서는 glycothermal 법을 이용하여 ZnO 및 In-doped ZnO 나노 분말을 제조하였다. zinc acetate, indium acetate를 출발 물질로 하여 반응 용매는 diethylene glycol, ethylene glycol, 그리고 1-4,butanediol를 사용하여 반응 온도와 반응 시간의 변화를 주어 ZnO 나노 분말의 크기와 형태를 조절 할 수 있었다. 또한 200 ℃에서 12 시간 동안 glycothermal 법을 이용하여 In doped ZnO의 안정한 sol을 얻을 수 있었으며 이를 건조시켜 10 nm 크기의 나노 분말을 얻을 수 있었다. 제조된 분말은 XRD, FE-SEM, EDAX, TG-DTA, FT-IR, UV-vis spectrameter 통하여 특성을 관찰하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. ① ZnO 나노 분말 합성. - Hexagonal 구조를 갖는 결정질 ZnO 나노분말을 200 °C의 비교적 낮은 온도 에서 12 시간 동안 Glycothermal 반응을 통해 성공적으로 합성 하였다. - Glycothermal 법으로 제조된 ZnO 나노 분말의 입자 크기와 형태는 반응 용 매와, 반응 온도 그리고 반응 시간에 의해 조절 할 수 있었다. - 합성된 ZnO 분말의 평균 결정립 크기는 약 8 nm ∼ 30 nm 로 합성 할 수 있었다. - Glycothermal 법으로 제조된 ZnO 나노 분말의 광학적 특성은 약 370 nm에서 광 흡수를 보이고 있었으며 이 때 3.27 ∼ 3.37 eV로 넓은 밴드갭 에 너지를 갖고 있었다. ② In doped ZnO 나노 분말 합성. - Glycothermal 법을 이용하여 In doped ZnO 안정한 sol을 합성 할 수 있었 다. - 합성된 In doped ZnO 의 안정한 sol을 400 °C에서 2시간 용매를 증발시켜 ZnkIn2Ok+3 (k=2.5) 화합물을 얻을 수 있었다. - Glycothermal 법으로 제조된 In doped ZnO 나노 분말의 광학적 특성은 약 420 nm로써 광 흡수 영역이 넓어 졌음을 확인 할 수 있었으며 이 때 밴드갭 에너지 2.85 eV이였다.
Humans are demanding simplicity, various functions and excellent quality due to the advancements in information technology. In particular, it would require characteristics of transparent to use the light from optoelectronic devices such as solar cells, LCD and PDP. Therefore, Transparent Conductive ...
Humans are demanding simplicity, various functions and excellent quality due to the advancements in information technology. In particular, it would require characteristics of transparent to use the light from optoelectronic devices such as solar cells, LCD and PDP. Therefore, Transparent Conductive Oxide(TCO) are getting important for processing the electrical signal with the electrical conductivity. Additionally, TCOs are required the characteristic of penetration in both visible and infrared region. Indium Tin Oxide (ITO) is widely used Transparent Conductive Oxides (TCOs) because of its excellent Electric-Optical characteristics. However, there are some problems to fabricate of thin film because of expensive equipment and high temperature processing. In this study, ZnO and In-doped ZnO nanopowder for TCOs were successfully synthesized by using a relatively simple and convenient glycothermal process. From the glycothermal reactions of zinc acetate, and indium acetate as starting material disolved in diethylene glycol as a solvent, spherical ZnO and In-doped ZnO nanoparticles with diameter in the range of 10-30 nm were obtained at various reaction temperatures and holding time. With glycothermal reaction, we could successfully control the shape and particle size of ZnO and In-doped ZnO powder. The results are summarized as follows. ① ZnO -In this study, we successfully synthesized hexagonal ZnO nanopowder by Glycothermal process . -The particle size and morphology of the synthesized ZnO nanopowder by Glycothermal process can be controlled by reactions such as solvent type and reaction temperature. -The average crystallite size of the synthesized ZnO nanopowder was approximately 8 ∼ 30 nm with a relatively uniform distribution. ② In doped ZnO -In this study, we successfully synthesized In doped ZnO stable sol by Glycothermal process. -ZnkIn2Ok+3 nanopowder obtained by solvent evaporation at 400 °C for 2 h. -Heat treatment to increase the more light absorption region was the red shift.
Humans are demanding simplicity, various functions and excellent quality due to the advancements in information technology. In particular, it would require characteristics of transparent to use the light from optoelectronic devices such as solar cells, LCD and PDP. Therefore, Transparent Conductive Oxide(TCO) are getting important for processing the electrical signal with the electrical conductivity. Additionally, TCOs are required the characteristic of penetration in both visible and infrared region. Indium Tin Oxide (ITO) is widely used Transparent Conductive Oxides (TCOs) because of its excellent Electric-Optical characteristics. However, there are some problems to fabricate of thin film because of expensive equipment and high temperature processing. In this study, ZnO and In-doped ZnO nanopowder for TCOs were successfully synthesized by using a relatively simple and convenient glycothermal process. From the glycothermal reactions of zinc acetate, and indium acetate as starting material disolved in diethylene glycol as a solvent, spherical ZnO and In-doped ZnO nanoparticles with diameter in the range of 10-30 nm were obtained at various reaction temperatures and holding time. With glycothermal reaction, we could successfully control the shape and particle size of ZnO and In-doped ZnO powder. The results are summarized as follows. ① ZnO -In this study, we successfully synthesized hexagonal ZnO nanopowder by Glycothermal process . -The particle size and morphology of the synthesized ZnO nanopowder by Glycothermal process can be controlled by reactions such as solvent type and reaction temperature. -The average crystallite size of the synthesized ZnO nanopowder was approximately 8 ∼ 30 nm with a relatively uniform distribution. ② In doped ZnO -In this study, we successfully synthesized In doped ZnO stable sol by Glycothermal process. -ZnkIn2Ok+3 nanopowder obtained by solvent evaporation at 400 °C for 2 h. -Heat treatment to increase the more light absorption region was the red shift.
주제어
#TCO ZnO In-doped ZnO nanopowder glycothermal process
학위논문 정보
저자
류제혁
학위수여기관
배재대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
재료공학과
발행연도
2012
총페이지
ix, 77 p.
키워드
TCO ZnO In-doped ZnO nanopowder glycothermal process
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