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문제 정의
- 레이저를 열원(heat source) 혹은 광원(light source)으로 사용하는지, 어떤 종류, 어느 정도 출력의 레이저를 사용하는지에 따라 응용처가 매우 다양하지만, 이번 테마에서는 레이저를 나노공학의 연구개발분야에 응용하는 예로서, 레이저를 이용한 금속산화물 나노물질 가공(processing)에 대하여 소개하고자 한다. 관련 수식이나 복잡한 이론들에 대한 논의는 배제하고, 실험적 결과를 중심으로 소개함으로써 다소 생소한 주제에 대하여 독자들이 보다 쉽게 이해하고 접근하는 것을 목적으로 내용을 전개하고자 한다.
- p class="0">레이저는 프레젠테이션 보조용으로부터 산업, 의료, 연구개발에 이르기까지 넓은 영역에서 여러가지 목적으로 널리 사용되는 광학기기이다. 레이저를 열원(heat source) 혹은 광원(light source)으로 사용하는지, 어떤 종류, 어느 정도 출력의 레이저를 사용하는지에 따라 응용처가 매우 다양하지만, 이번 테마에서는 레이저를 나노공학의 연구개발분야에 응용하는 예로서, 레이저를 이용한 금속산화물 나노물질 가공(processing)에 대하여 소개하고자 한다. 관련 수식이나 복잡한 이론들에 대한 논의는 배제하고, 실험적 결과를 중심으로 소개함으로써 다소 생소한 주제에 대하여 독자들이 보다 쉽게 이해하고 접근하는 것을 목적으로 내용을 전개하고자 한다.
- 금속산화물 나노입자를 레이저 공정을 이용하여 전도도가 높은 전극으로 형성하기 위해서는 금속산화물 내의 결함(defect)을 의도적으로 증가시켜 캐리어밀도(carrier density)를 높이거나, 소결과 환원(reduction) 반응을 동시에 일으켜 금속산화물을 금속 전극으로 변형시켜야 한다. 아래에서는, 레이저와 금속산화물 나노입자를 이용하여 전도도가 높은 전극을 형성하는 공정을 대표적인 금속산화물 소재별로 소개하고자 한다.
가설 설정
- 물질별로 흡수하는 빛의 파장 영역 및 정도가 다르기 때문에, 적절한 파장의 레이저를 사용하면 물질 가공 시, 특정 물질에만 선택적으로 레이저가 흡수 또는 투과되도록 할 수 있다. 둘째, 레이저는 매우 빠른 열원이다. 레이저가 on 상태로 되어 물질이 레이저를 흡수하면 즉각적으로 온도가 올라가며 off 상태로 되면 즉각적으로 온도가 내려가게 된다.
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