$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

높은 표면적을 갖는 SnO 나노구조물의 열처리 효과에 관한 연구
A Study on the Annealing Effect of SnO Nanostructures with High Surface Area 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.9, 2018년, pp.536 - 542  

김종일 (목원대학교 신소재화학공학과) ,  김기출 (목원대학교 신소재화학공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

이산화주석은 Rutile 구조를 갖는 Oxygen-Deficient n-type 반도체 물질로서, $H_2$, CO, $CO_2$ 등의 가스 분자가 표면에 흡착되면 전기저항이 변하는 특성을 가지고 있고, 이러한 성질을 활용하면 다양한 가스의 감지가 가능하기 때문에 가스센서로 연구가 활발히 이루어지고 있다. 나노구조물의 경우 Bulk 상태보다 체적 대비 표면적비가 높기 때문에 기체의 흡착이 유리하고, 가스 센서의 성능이 향상될 수 있다. 본 연구에서는 Thermal CVD 공정을 이용하여 SnO Nanoplatelet을 Si 기판위에 Dense하게 성장시켰다. 기상 수송 방법(Vapor Transport Method)으로 성장된 SnO 나노구조물을 Thermal CVD System을 이용하여 산소분위기에서 $830^{\circ}C$ 및 $1030^{\circ}C$에서 열처리(Post-Annealing)하여 $SnO_2$ 상(Phase)을 갖도록 하였다. 열처리 과정동안 쳄버의 압력을 4.2 Torr로 일정하게 유지시켰다. 열처리 된 SnO 나노구조물의 결정학적 특성을 Raman Spectroscopy 및 XRD 분석을 통하여 확인하였고, 형태학적 변화를 주사전사현미경(Scanning Electron Microscopy)을 통하여 확인하였다. 분석결과 SnO 나노구조물은 열처리 과정을 통하여 $SnO_2$ 나노구조물로 상변환 되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Tin dioxide, $SnO_2$, is a well-known n-type semiconductor that shows change in resistance in the presence of gas molecules, such as $H_2$, CO, and $CO_2$. Considerable research has been done on $SnO_2$ semiconductors for gas sensor applications due to the...

주제어

#tin oxide   #annealing effect   #nanostructure   #vapor transport method   #chemical vapor deposition  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

문제 정의

  • 본 연구에서는 유해가스 환경모니터링에 적용 될 수 있는 소재인 산화주석을 Thermal CVD를 이용하여 직접성장 및 열처리의 효과를 분석하는 연구를 진행하였으며, 다음과 같이 결론을 내릴 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이산화주석이란 무엇인가? 이산화주석(SnO2)은 상온에서 Rutile 결정구조를 갖는 반도체 물질로서 산소공공 결함(Oxygen-Vacancy Defect)의 n-type 반도체 물질로 알려져 있다. 이러한 결함(Defect)을 가지는 특성 때문에 SnO2는 가스 분자가 표면에 흡착되면 저항이 변하는 성질을 이용하여 N2, H2, CO 등의 가스를 감지할 수 있다[1, 2].
가스 센서를 제작하는 전통적인 방법은 무엇인가? 이러한 결함(Defect)을 가지는 특성 때문에 SnO2는 가스 분자가 표면에 흡착되면 저항이 변하는 성질을 이용하여 N2, H2, CO 등의 가스를 감지할 수 있다[1, 2]. 가스 센서를 제작하는 전통적인 방법은 RF Reactive Magnetron Sputtering을 이용하여 SnO2를 박막(Thin Film)의 형태로 제작하는 것이다. 하지만 나노기술의 발달과 더불어서 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 30-400 nm의 직경을 갖는 Wire 형태의 SnO2 나노 구조물을 성장시키면, 체적 대비 높은 표면적을 갖는 SnO2 나노구조물의 구조적 특징으로 인하여 가스 센서의 감도가 향상되는 것이 보고되었다[3, 4].
본 연구에서는 유해가스 환경모니터링에 적용 될 수 있는 소재인 산화주석을 Thermal CVD를 이용하여 직접성장 및 열처리의 효과를 분석하는 연구를 진행하였다, 이를 통해 얻은 결론은 무엇인가? 첫째, SnO 나노구조물의 경우, Si 기판 위에서 높은 표면적을 갖는 Nanoplatelets 형태로 성장되었으며, Raman Spectroscopy 분석결과 Si 기판의 Peak이 약하게 검출된 것으로부터 합성된 박막의 두께가 충분히 두껍게 성장된 것을 알 수 있다. 둘째, 열처리를 진행한 830℃, 1030℃ 두 경우 모두 미량의 Sn3O4 Phase가 존재하는 것으로 보이며, 이것은 SnO의 분해 및 산화과정 중에 반응이 완결되지 못하고 남겨진 잔해이다. 셋째, 고온에서 열처리를 진행하여 SnO2로 상변환 된 나노구조물의 일부가 기화되어 시료의 두께가 얇아지며, 1000℃에서 열처리를 할 경우 나노구조물의 일부가 기화되어 전체적인 나노구조물의 Size가 작아진 것으로 보인다. 하지만 완벽하게 Tetragonal 구조의 SnO2 나노구조물로 상변환되는 것을 확인 할 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. L. E. Smart, E. A. Moore, Solid State Chemistry : An introduction, pp.201-204, CRC Press Taylor & Francis Group, 2005. 

  2. G. Korotcenkov, S. H. Han, B. K. Cho, "Material Design for Metal Oxide Chemiresistive Gas Sensors", Journal of Sensor Science and Technology, Vol.22, No.1, pp.1-17, 2013. DOI: https://dx.doi.org/10.5369/JSST.2013.22.1.1 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. I. Sayago, M. J. Fernandez, J. L. Fontecha, M. C. Horrillo, J. P. Santos, "Synthesis and characterization of $SnO_{2}$ nanowires grown by CVD for application as gas sensors", 2015 10th Spanish Conference on Electron Devices (CDE), Madrid, Spain, 20 April, 2015. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/CDE.2015.7087486 

  4. M, Di Giulio, G. Moicocci, A. Serra, A. Tepore, R. Rella, P. Siciliano, " $SnO_{2}$ thin films for gas sensor prepared by r.f. reactive sputtering", Sensors and Actuators B: Chemical, Vol.25, No.1-3, pp.465-468, 1995. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/0925-4005(94)01397-7 

    상세보기 crossref

  5. M. Aziz, S. S. Abbas, W. R. W. Baharom, "Size-controlled synthesis of $SnO_{2}$ nanoparticles by sol-gel method", Materials Letters, Vol.91, pp.31-34, 2013. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2012.09.079 

    상세보기 crossref

  6. G. E. Patil, D. D. Kajale, V. B. Gaikwad, G. H. Jain, "Preparation and characterization of $SnO_{2}$ nanoparticles by hydrothermal route", International Nano Letters, Vol.2, No.1, pp.2153-2155, 2012. DOI: https://dx.doi.org/10.1186/2228-5326-2-17 

  7. H. Das, B. Krishnan, G. Melnychuk, Y. Koshka, "Local-loading Effect in Low-temperature Selective Epitaxial Growth of 4H-SiC by Halo-carbon Method", Materials Science Forum, Vol.600-603, pp.163-166, 2009. DOI: https://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.600-603.163 

  8. S. A. Oh, K. C. Kim "Growth of Two-Dimensional Nanostructured $VO_{2}$ on Graphene Nanosheets", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol.17, No.9, pp.502-507, 2016. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2016.17.9.502 

  9. S. Y. Ma, X. H. Yang, X. L. Huang, A. M. Sun, H. S. Song, H. B. Zhu, "Effect of post-annealing treatment on the microstructure and optical properties of ZnO/PS nanocomposite films", Journal of Alloys and Compounds, Vol.566, pp.9-15, 2013. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.02.179 

    상세보기 crossref

  10. M. A. Haque, S. Mahalakshmi, "Effect of Annealing on Structure and Morphology of Cadmium Sulphide Thin Film Prepared by Chemical Bath Deposition", Journal of Advanced Physics, Vol.3, No.2, pp.159-162, 2014. DOI: https://dx.doi.org/10.1166/jap.2014.1116 

    crossref

  11. Y. He, D. Li, J. Chen, Y. Shao, J. Xian, X. Zheng, P. Wang, " $Sn_{3}O_{4}$ : a novel heterovalent-tin photocatalyst with hierarchical 3D nanostructures under visible light", RSC Advances, Vol.4, No.3, pp.1266-1269, 2014. DOI: https://dx.doi.org/10.1039/C3RA45743E 

    상세보기 crossref

  12. Z. R. Dai, Z. W. Pan, Z. L. Wang, "Growth and Structure Evolution of Novel Tin Oxide Diskettes", Journal of American Chemical Society, Vol.124, No.29, pp.8673-8680, 2002. DOI: https://dx.doi.org/10.1021/ja026262d 

    상세보기 crossref

  13. Y. Li, W. Fan, H. Sun, X. Cheng, P. Li, X. Zhao, J. Hao, M. Jiang, "Optical Properties of the High-Pressure Phases of $SnO_{2}$ : First-Principles Calculation", The Journal of Physical Chemistry A, Vol.114, No.2, pp.1052-1059, 2010. DOI: https://dx.doi.org/10.1021/jp909021r 

    상세보기 crossref

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로