보고서 정보
주관연구기관 |
울산대학교 University of Ulsan |
연구책임자 |
한성홍
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2003-05 |
과제시작연도 |
2002 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200800068954 |
과제고유번호 |
1350015928 |
사업명 |
목적기초연구사업 |
DB 구축일자 |
2015-01-08
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키워드 |
졸-겔법.Ti$O_2$ 박막.광학적 특성.Ti$O_2$-Si$O_2$ 박막.Si$O_2$ 박막.구조적 특성.혼합 박막.광학 박막.열적 특성.Sol-Gel Method.Ti$O_2$ Thin Film.Optical Properties.Ti$O_2$-Si$O_2$ Thin Film.Si$O_2$ Thin Film.Structural Properties.Composite Thin Film.Optical Thin Film.Thermal Properties.
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초록
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연구목표
졸-겔법을 사용하여 Ti$O_2$-Si$O_2$ 혼합 광학 박막을 제작하고 혼합비와 열처리 온도에 따른 광학적, 구조적, 열적 특성을 분석하여 혼합 광학 박막의 제작에 관한 기초자료와 기술을 획득하며 연구결과를 응용하여 광전자 소자 및 각종 부품의 개발에 적용할 수 있도록 한다.
연구내용
TGA/DSC, FTIR 분석 등을 이용하여 Ti$O_2$졸, Si$O_2$졸, Zr$O_2$졸 등을 여러 가지 혼합비로 혼
연구목표
졸-겔법을 사용하여 Ti$O_2$-Si$O_2$ 혼합 광학 박막을 제작하고 혼합비와 열처리 온도에 따른 광학적, 구조적, 열적 특성을 분석하여 혼합 광학 박막의 제작에 관한 기초자료와 기술을 획득하며 연구결과를 응용하여 광전자 소자 및 각종 부품의 개발에 적용할 수 있도록 한다.
연구내용
TGA/DSC, FTIR 분석 등을 이용하여 Ti$O_2$졸, Si$O_2$졸, Zr$O_2$졸 등을 여러 가지 혼합비로 혼합하여 혼합 졸을 제조하였다. 그런 후 제작 조건(인상속도, 회전속도, 건조시간, 열처리시간, 온도 등)을 달리하여 혼합 박막을 제작하였다.
Ti$O_2$-Si$O_2$ 혼합 광학 박막의 광학적 특성은 UV-VIS 분광 광도계를 사용하여 파장이 200-1100nm 영역에서 박막의 투과율을 측정하였고, FTIR 분광 광도계를 사용하여 열처리 온도와 혼합비에 따른 Ti$O_2$-Si$O_2$ 박막내의 화학 결합 상태의 변화를 조사하였다. 또한 XRD, SEM 분석 등을 이용하여 혼합 박막의 미세구조, 표면, 결정화 등을 조사하였다. 광음향법을 이용하여 혼합 박막의 열확산도를 측정.분석하였다.
연구성과
졸-겔 침지 코팅법에 의해 Ti$O_2$-Si$O_2$ 혼합 박막을 제작하였다. 여러 혼합비로 제작한 혼합 박막의 광학적, 구조적, 열적 특성은 열처리 온도가 증가함에 따라 변화하였다.
박막의 투과율인 분광 스펙트럼 곡선의 진폭은 Ti$O_2$ 함량과 열처리 온도의 증가에 따라 증가하였다. 그리고 Ti$O_2$-Si$O_2$ 혼합 박막의 굴절률은 조건의 변화에 따라 비선형적인 변화를 보였다. 열처리하지 않은 박막과 400℃에서 열처리한 박막의 굴절률 차이는 박막 두께와 박막 내의 수분과 유기물의 감소에 의한 것이다. 반면, 열처리 온도가 400℃ 이상일 때의 굴절률 차이는 박막 내 Ti$O_2$ 입자의 결정화와 입자들의 뭉침에 의하여 발생하였다.
혼합박막의 FTIR 결과는 Si-O, Si-O-Ti, Ti-O 결합을 나타내는 흡수피크를 보였다. 비정질 상태에서 아나타제 결정상으로의 전이는 Ti$O_2$ 함량이 증가함에 따라 보다 낮은 온도에서 이루어졌다. XRD pattern의 세기는 열처리 온도가 증가함에 따라 증가한다. 아나타제 결정상에서 루타일 결정상으로의 전이는 1000℃에서 열처리한 100Ti$O_2$-0Si$O_2$ 박막에서 발생하였다. 혼합 박막 내의 아나타제 결정상 크기는 Ti$O_2$ 함량과 열처리 온도의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다.
박막의 열처리 온도와 Ti$O_2$ 함량에 따른 미세구조의 변화를 통해 광학적으로 우수한 박막을 제작하였다.
Abstract
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Purpose of Research
We prepared Ti$O_2$-Si$O_2$ composite optical thin films by Sol-Gel method and investigated optical, structural, and thermal properties with composite rate and calcination temperature. And we will obtain elementary data and technology about preparation of
Purpose of Research
We prepared Ti$O_2$-Si$O_2$ composite optical thin films by Sol-Gel method and investigated optical, structural, and thermal properties with composite rate and calcination temperature. And we will obtain elementary data and technology about preparation of composite optical thin films and apply to development of optoelectronic devices and various kinds devices with applying the result of study.
Contents of Research
We prepared the stable composite solutions with different composition rate by mixing Ti$O_2$ sol, Si$O_2$ sol, Zr$O_2$ sol using TGA/DSC, FTIR analysis etc. Then, we prepared the optical thin films to be coated from different processing condition(withdrawal speed, spinning speed, drying temperature, heat treatment, temperature etc).
Optical properties of Ti$O_2$-Si$O_2$ composite optical thin films were measured the normal incident transmittance of the thin films by a UV-VIS spectrophotometer in the spectral range of 200-1100nm, and Using a FTIR spectrophotometer, we examined a change of chemical bonding states in the Ti$O_2$-Si$O_2$ thin film with composite rate and calcination temperature. And, using XRD, SEM techniques, we observed the microstructures, surface morphology, and crystallization of the thin films. We also measured and investigated the thermal diffusivity of the thin films using the photoacoustic method.
Effectiveness of Research
The Ti$O_2$-Si$O_2$ composite thin films were prepared as various composite rate by sol-gel dip coating method. Optical, structural and thermal properties of the composite thin films calcined at various temperature were investigated.
The amplitude of interference spectra increases with increasing Ti$O_2$ content and calcinations temperature. Refractive indices of Ti$O_2$-Si$O_2$ composite thin films increase nonlinearly as increasing Ti$O_2$ content and calcination temperature. The increase of refractive index of composite thin films calcined at 400℃ is due to the decrease of thickness and increase of density by evaporation of water and organic matters. But in the cases of the films calcined at over 400℃, the increase of refractive index of composite thin films is due to the change of Ti$O_2$ crystal phase in films. Refractive indices of the Ti$O_2$-Si$O_2$ composite thin films are dependent on crystal phase and crystallite size in the films.
The FTIR spectra of the composite thin films show the absorption paeks appearing Si-O, Si-O-Ti and Ti-O bonds. The temperature of transformation from amorphous to anatase phase is lower with increasing Ti$O_2$ content. The intensity of the XRD patterns increases with increasing calcinations temperature. The crystallite size of anatase phase in composite thin films increases with increasing Ti$O_2$ content and calcinations temperature. The anatase phase changes into anatase-rutile phase in the pure Ti$O_2$ thin films calcined at 1000℃.
We prepared composite optical thin films with good quality on the changing of their microstructure with calcination temperature and Ti$O_2$ content.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
- 1. 국문요약문 ...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
- 1. 국문요약문 ...4
- 2. 영문요약문 ...5
- Ⅲ. 연구내용 ...6
- 1. 서론 ...6
- 2. 연구방법 및 이론 ...7
- 3. 결과 및 고찰 ...14
- 4. 결론 ...23
- 5. 인용문헌 ...24
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