[논문]RF Sputtering법으로 제조된 TiO2 박막의 광촉매 특성

정민호; 진덕용; 최대규

doi:10.3740/mrsk.2003.13.3.185

RF Sputtering법으로 제조된 TiO2 박막의 광촉매 특성
Photocatalytic Properties of TiO2 Thin Films Prepared by RF Sputtering 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.13 no.3, 2003년, pp.185 - 190

정민호 (전북대학교 공과대학 신소재공학부) , 진덕용 (전북대학교 공과대학 신소재공학부) , (구주대학 공학부 재료공학과) , 최대규 (구주대학 공학부 재료공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Titanium dioxide films were prepared by RF sputtering method on glass for various oxygen partial pressures at power 270 W. The crystal structure, photocatalytic property and the hydrophilicity of $TiO_2$thin film the deposition conditions were investigated. Crystallized anatase phase was observed in $TiO_2$film deposited at the ratio of oxygen partial pressure 10% and 20% for 2 hrs. As the increase of deposition time, the grain size and void size of $TiO_2$film have increased and also $V_2$films have been good crystallinity. The ultraviolet-visible light absorption of $TiO_2$films was increased with increasing of deposition time and occured chiefly at the wavelength between 280 and 340 nm. The absorption band was shifted to a longer wave length as deposition time increased. Water contact angle on the X$TiO_2$film of anatase structure was decreased with increasing ultraviolet illumination time and became lower than $11^{\circ}$ from $83^{\circ}$. When hydrophilic $TiO_2$film changed by enough ultraviolet illumination was stored in the dark, the film surface gradually turned to hydrophobic state.

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제안 방법

5 mm를갖는 원반형으로 가공하여 Ti 타겟으로 사용하였다. Ar 가스와 6가스를 chamber내로 주입하여 압력이 10mTorr 가 되면 플라즈마를 형성시키고, 타겟표면의 불순물을 제거하기 위하여 10분간 presputtering을 행하였다. 기판 온도를 400℃로 고정하고 반응가스인 산소분압을 달리하여 TiO₂ 박막을 증착하였다.
RF Sputtering법으로 power 270 W, 기판온도 400℃, 산소분압비 10%와 20%의 증착조건에서 증착한 TiO₂ 박막의 결정성과 미세조직, UV 흡수량 및 UV 조사 후에 물의 젖음성등을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
SEM으로 증착된 TiO₂ 박막의 표면 미세구조를 관찰하였으며, 이때 가속전압은 20kV였다. 박막의 상구조와결정성을 조사하기 위하여 X-선 회절기(Rigaku Rotarflex 사)를 이용하였다.
광촉매 특성을 분석하기 위하여 UV-vis spectro-photometer(HP-8453)를 사용하여 파장 영역 250~500nm에서 흡수량을 조사하였다.
사용하였다. 기판표면에 존재하는 유기 및 무기물질을 제거하기 위하여, 아세톤과 메칠 알코올을 사용하여 초음파 세척기에서 각각 10분간 초음파 세척하고, 탈이온수로 씻어내어 N₂가스로 blowing하였다.
이때 가속전압은 20kV였다. 박막의 상구조와결정성을 조사하기 위하여 X-선 회절기(Rigaku Rotarflex 사)를 이용하였다. 회절분석은 CuKa(λ=1.
본 연구에서는 RF magnetron sputtering법을 이용하여 RF출력을 고정하고 산소분압비를 달리하여 유리기판에 anatase상의 Ti6박막을 증착시켰다. 제조된 TiCB박막의성막속도, 산소분압비와 증착시간에 따른 결정구조, 표면조직, UV(Ultraviolet light) 흡수광, 젖음성을 분석하여, TiO2박막의 광촉매 재료의 활용을 위한 성막조건과 광 특성 변화를 연구하였다.
자외선 조사전에는 증착시간이 2시간, 3시간, 4시간일 때, 접촉각이 각각 85°, 81°, 83°로 소수성 표면이었으나, 120분 조사 후 순수의 접촉각이 각각 20°, 13°, 11° 로 감소하여 TiO₂ 박막이 친수성표면으로 변화하였다. 4시간 증착된 TiO₂ 박막의 친수화 속도가 가장 양호한데, 이는 anatase상의 결정성이 양호하면 UV 흡수량이 많아져 생성된 carrier수가 증가되고 carrier lifetime 이 길어지기 때문인 것으로 사료된다.
자외선(UV) 광조사는 315nm~400nm사이의 파장역을 방사하고 ultraviolet output가 0.5 W인 blacklight blue lamp 2대를 사용하여 실시하였다.
젖음성조사는 TiO₂ 박막 위에 주사기로 물방울을 낙하시킨 후, 자외선을 조사하면서 접촉각 측정기를 이용하여 박막과 액적의 접촉각을 측정하였다. 중력의 영향을 최소화할 수 있도록 물의 액적은 직경이 1 mm가 되도록 하였다.
Ti6박막을 증착시켰다. 제조된 TiCB박막의성막속도, 산소분압비와 증착시간에 따른 결정구조, 표면조직, UV(Ultraviolet light) 흡수광, 젖음성을 분석하여, TiO2박막의 광촉매 재료의 활용을 위한 성막조건과 광 특성 변화를 연구하였다.

대상 데이터

TiO₂ 증착을 위 하여 유리 기 판을 25X25 mm크기로 절단하여 사용하였다. 기판표면에 존재하는 유기 및 무기물질을 제거하기 위하여, 아세톤과 메칠 알코올을 사용하여 초음파 세척기에서 각각 10분간 초음파 세척하고, 탈이온수로 씻어내어 N₂가스로 blowing하였다.
순도 99.9%인 Ti 판재를 지름 50 mm, 두께 5.5 mm를갖는 원반형으로 가공하여 Ti 타겟으로 사용하였다. Ar 가스와 6가스를 chamber내로 주입하여 압력이 10mTorr 가 되면 플라즈마를 형성시키고, 타겟표면의 불순물을 제거하기 위하여 10분간 presputtering을 행하였다.
박막의 상구조와결정성을 조사하기 위하여 X-선 회절기(Rigaku Rotarflex 사)를 이용하였다. 회절분석은 CuKa(λ=1.542Å) 타겟을 사용하였으며 40kV와 30 mA에서 실시 하였다.

성능/효과

2는 산소분압비가 20%인 경우로서 10%인 경우에 비하여 전체적으로 anatase상의 결정성은 감소하였다. 1 시간 증착시 TiO₂ 박막은 비정질상을 나타냈으나 시간이 증가할 수록 anatase상을 나타내고있고 결정성이 양호해 졌다.
1. 증착시간 1시간동안 증착시킨 박막은 비정질상을 나타내었으며, 2시간 이상 증착한 박막은 anatase상으로 결정성이 증가하였고, 산소 분압비가 10%에서 20%로 증가하면 anatase상의 결정성이 감소하였다.
2. TiO₂ 박막은 결정립크기가 수십 나노미터 정도로 매우 미세하고 균일한 입자 분포를 보이며 증착시간이 증가함에 따라 결정 립의 크기가 증가하였다.
3. TiO₂ 박막의 자외선 흡수는 주로 280~340nm 파장 영역에서 발생되며, anatase상의 결정성과 증착 두께가 증가하면 자외선 흡수율이 증가하나 산소분압비에 따른 영향은 거의 없었다.
4. TiO₂ 박막은 자외선 조사에 의하여 물의 젖음성이 개선되었으며, 산소분압비 10%에서 4시간 증착한 TiO₂ 박막에 2시간 동안 자외선을 조사하여 접촉각이 83°에서 11°로 크게 감소하였다.
5. TiO₂ 박막은 자외선 조사 후 암소에서 유지한 시간이 증가함에 따라 접촉각이 증가하며, 암소에서 2시간 유지하면 자외선 조사전의 소수성으로 복원되었다.

참고문헌 (18)

M. A. Fox and M. T. Dulay, Chem. Rev., 93, 341 (1993)

상세보기
A. L. Linsebigler, G. Lu and J. T. Yates, J. Chem. Rev., 95, 735 (1995)

상세보기
Y. Ohko, K. Hashimoto and A. Fujishima, J. Phys. Chem. A, 101, 8057 (1997)

상세보기
K. Sunada, Y. Kikuchi, K. Hashimoto and A. Fujishima, Environ. Sci. Technol., 32, 726 (1998)

상세보기
A. Fujishima and K. Honda, Nature, 238, 37 (1972)

상세보기
K. Hashimoto and A. Fujishima, Eds., ' $TiO_2$ Photocatalysis; Its Application to Self-cleaning, Anti-bacterial and Air Purifying Materials', CMC, (1998)
R. Wang, K. Hashimoto, A. Fujishima, M. Chikuni, C. Kojima, A. Kitamura, M. Shimohigoshi and T. Watanabe, 'Light-induced Amphiphilic Surfaces', Nature, 388(6641), 431 (1997)

상세보기
T. Watanabe, Ceram. Jan., 31, 837 (1996)
E. Borgarello, et al., J. Am. Chem. Soc., 104, 2996 (1982)

상세보기
M. Anpo, Y. Ichihashi, M. Takeuchi and H. Yamashita, Res. Chem. Intermed., 24, 151 (1998)

상세보기
Lian Gao and Qiughong Zhang, Scripta Mater., 44, 1195 (2001)

상세보기
J. H. Choi, D. H. Shin, K. P. Jang, K. C. Namgung, J. K. Kim and W. J. Lee, J. of the Korean Inst. of Met. & Mater., 36(9), 1477 (1998)
N. Sakai, R. Wang, A. Fujishima, T. Watanabe and K. Hashimoto, Langmuir, 14, 5918 (1998)

상세보기
M. B. Hugenschmidt, L. Gamble and C. Campbell, Surf. Sci., 302, 329 (1994)

상세보기
L. Q. Wang, D. R. Baer and M. H. Engerhard, Surf. Sci., 320, 295 (1994)

상세보기
L. Q. Wang, D. R. Baer, M. H. Engerhard and A. N. Shultz, Surf. Sci., 344, 237 (1995)

상세보기
A. N. Schultz, W. Jang, W. H. Hetharington, D. R. Baer, L. Q. Wang and M. H. Engerhard, Surf. Sci., 339, 114 (1995)

상세보기
R. Wang, K. Hashimoto, A. Fujishima, M. Chikuni, E. Kojima, A. Kitamura, M. Shimohigoshi and T. Watanabe, Advanced Materials, 10, 135 (1998)

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