산화아연은 Ⅱ-Ⅵ족의 무기화합물 반도체로 오랜기간 연구되어 왔다. 넓은 밴드갭(3.37 eV)과 큰 엑시톤결합에너지(60 meV)를 가진 산화아연은 우수한 전기적, 광학적 물성들을 가지고 있어 ...
산화아연은 Ⅱ-Ⅵ족의 무기화합물 반도체로 오랜기간 연구되어 왔다. 넓은 밴드갭(3.37 eV)과 큰 엑시톤결합에너지(60 meV)를 가진 산화아연은 우수한 전기적, 광학적 물성들을 가지고 있어 압전소자, LED, 광학기기 등에 많이 사용이 되고있다. 최근 몇 년간 산화아연 나노구조체들은 합성 및 응용에 관련된 많은 연구가 행해지고 있다. 산화아연은 나노와이어(nanowire), 나노로드(nanorod), 나노튜브(nanotube) 와 같은 1차원(1-D) 구조, 나노벨트(nanobelt), 나노빗(nanocomb) 과 같은 2차원(2-D) 구조, tetrapod, hierarchical nanostructure 와 같은 3차원(3-D) 구조 등 다양한 구조로 합성된다. 이 다양한 구조는 나노레이저, 나노센서, 전계방출(field emission) 기기, 태양전지 등 많은 분야에서 응용되고 있다. 나노구조의 산화아연을 성장시키는 방법에는 hydrothermal 법, sol-gel법, electrodeposition, chemical vapor depositon (CVD), metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), plasmadeposition 등이 있다. hydrothermal 법, sol-gel법, electrodeposition과 같은 액상법을 통해 합성한 물질은 반응물의 전처리, 화학반응, 필터, 건조, 소성 등 많은 공정을 거쳐야 한다. 액상법으로는 많은 양의 합성이나 나노구조의 박막을 성장하기는 어렵다. 반면 기상법은 순도 높은 물질 합성, 다양한 나노구조의 합성, 나노구조의 박막을 성장시키는데 많은 이점을 지닌 방법이다. 기존의 CVD법을 이용한 산화아연 연구는 탄소열환원법, 아연분말을 직접 증발하는 방법, MOCVD공정 등으로 활발하게 행해지고 있다. 이들 방법들의 공통점은 아연증기를 생성시킨 후 산소와의 반응으로부터 산화아연 나노구조체를 성장시킨다는 것이다. 지금까지의 연구에서는 산소는 아주 미량의 산소 가스를 반응기 내부로 도입하거나 운반기체인 불활성기체의 불순물형태로 도입되었다. 불활성기체의 불순물형태로 공급된 산소와 아연과의 반응으로부터 성장된 산화아연의 경우 그 반응메카니즘은 아직 확실하지 않다. 본 연구에서는 산화아연 분말과 일산화탄소의 반응으로부터 산화아연 나노구조체를 성장시켰다. 이 반응에서는 별도의 산소를 전혀 주입하지 않았고 운반기체에 포함된 미량의 불순물 산소는 750 ℃의 고온에서 일산화탄소에 의해 제거된다. 본 연구의 목표는 산소가 없는 상태에서의 산화아연 나노구조체가 생성되는 반응메카니즘을 규명하고, 성장시킨 산화아연 나노구조체의 결정구조 및 광학적인 물성을 평가하는 것이다.
산화아연은 Ⅱ-Ⅵ족의 무기화합물 반도체로 오랜기간 연구되어 왔다. 넓은 밴드갭(3.37 eV)과 큰 엑시톤 결합에너지(60 meV)를 가진 산화아연은 우수한 전기적, 광학적 물성들을 가지고 있어 압전소자, LED, 광학기기 등에 많이 사용이 되고있다. 최근 몇 년간 산화아연 나노구조체들은 합성 및 응용에 관련된 많은 연구가 행해지고 있다. 산화아연은 나노와이어(nanowire), 나노로드(nanorod), 나노튜브(nanotube) 와 같은 1차원(1-D) 구조, 나노벨트(nanobelt), 나노빗(nanocomb) 과 같은 2차원(2-D) 구조, tetrapod, hierarchical nanostructure 와 같은 3차원(3-D) 구조 등 다양한 구조로 합성된다. 이 다양한 구조는 나노레이저, 나노센서, 전계방출(field emission) 기기, 태양전지 등 많은 분야에서 응용되고 있다. 나노구조의 산화아연을 성장시키는 방법에는 hydrothermal 법, sol-gel법, electrodeposition, chemical vapor depositon (CVD), metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), plasma deposition 등이 있다. hydrothermal 법, sol-gel법, electrodeposition과 같은 액상법을 통해 합성한 물질은 반응물의 전처리, 화학반응, 필터, 건조, 소성 등 많은 공정을 거쳐야 한다. 액상법으로는 많은 양의 합성이나 나노구조의 박막을 성장하기는 어렵다. 반면 기상법은 순도 높은 물질 합성, 다양한 나노구조의 합성, 나노구조의 박막을 성장시키는데 많은 이점을 지닌 방법이다. 기존의 CVD법을 이용한 산화아연 연구는 탄소열환원법, 아연분말을 직접 증발하는 방법, MOCVD공정 등으로 활발하게 행해지고 있다. 이들 방법들의 공통점은 아연증기를 생성시킨 후 산소와의 반응으로부터 산화아연 나노구조체를 성장시킨다는 것이다. 지금까지의 연구에서는 산소는 아주 미량의 산소 가스를 반응기 내부로 도입하거나 운반기체인 불활성기체의 불순물형태로 도입되었다. 불활성기체의 불순물형태로 공급된 산소와 아연과의 반응으로부터 성장된 산화아연의 경우 그 반응메카니즘은 아직 확실하지 않다. 본 연구에서는 산화아연 분말과 일산화탄소의 반응으로부터 산화아연 나노구조체를 성장시켰다. 이 반응에서는 별도의 산소를 전혀 주입하지 않았고 운반기체에 포함된 미량의 불순물 산소는 750 ℃의 고온에서 일산화탄소에 의해 제거된다. 본 연구의 목표는 산소가 없는 상태에서의 산화아연 나노구조체가 생성되는 반응메카니즘을 규명하고, 성장시킨 산화아연 나노구조체의 결정구조 및 광학적인 물성을 평가하는 것이다.
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