초록 ▼

2. 개발결과 요약
□ 핵심기술
양자점과 electron의 pathway 역할을 하는 graphene을 hybridization 함으로써 고성능 광센서 합성 및 평가

□ 개발의 목표
양자점 기반의 optical sensor 연구를 통한 SCI IF 상위20% 논문 도출

□ 개발내용 및 결과
1. Micro-reactor를 이용한 ZnO nanoparticle 특성
- 본 연구에서 우선 ZnO의 반응시간에 따른 실험 factor가 미치는 영향을 알아보기 위하여 UV-vis 와 PL을

2. 개발결과 요약
□ 핵심기술
양자점과 electron의 pathway 역할을 하는 graphene을 hybridization 함으로써 고성능 광센서 합성 및 평가

□ 개발의 목표
양자점 기반의 optical sensor 연구를 통한 SCI IF 상위20% 논문 도출

□ 개발내용 및 결과
1. Micro-reactor를 이용한 ZnO nanoparticle 특성
- 본 연구에서 우선 ZnO의 반응시간에 따른 실험 factor가 미치는 영향을 알아보기 위하여 UV-vis 와 PL을 분석하였다. UV-vis와 PL 분석에서 반응시간이 길어짐에도 불구하고 흡광 발광 파장의 위치가 거의 변하지 않는 것을 확인하였다. Band gap energy 또한 5s 반응한 ZnO의 경우 3.34 eV에서 3.26 eV로 큰 변화가 일어나지 않았음을 확인하였다. 그렇기 때문에 본 연구에서 5s 반응한 ZnO nanoparticle을 고정 된 factor로 실험을 진행하였다.
2. Graphene-ZnO composite 특성
- Rapid thermal chemical vapor deposition을 이용하여 cu plate에 증착된 graphene이 증착되어 있는 film을 본 연구에서는 사용하였다. Micro-reactor를 이용하여 합성 한 ZnO nanoparticle을 spin-coating 기술으로 graphene/PET 기판에 증착하였다. 증착되는 ZnO의 두께는 spin-coating 한 것으로 graphene에 50nm 정도로 ZnO nanoparticle이 dense하게 증착되었다.
3. UV photodetector 소자 구성
본 연구에서는 2종류의 UV photodetector 소자를 구현하였다. 그림 (a)는 graphene/PET 양단에 sputter를 이용하여 Au를 증착시켜 전극을 형성하였으며, 가운데 graphene 층 위에 ZnO를 spin-coating 방법을 이용하여 증착시켰다. (b)는 graphene/PET 위에 ZnO를 같은 spin-coating 방법으로 증착시킨 후 ZnO 위에 sputter를 이용한 Au 층을 증착하였다. 2 종류의 소자의 이름을 (a) lateral device, (b) vertical device 라고 명명하였다.
4. UV photodetector 소자 특성
- 좌측 그림은 lateral device의 photoresponse 결과로 UV 램프를 조사시켜 주지 않을 경우 cument 대역이 일정하며 UV 램프를 조사 시켜주게 되면 즉시 cument가 감소하였다. Spin-coating의 횟수에 따른 영향을 연구한 결과, 5번 spin-coating 한 것이 on/off ratio, response time, recovery time 면에서 가장 우수하였다. 이는 ZnO가 증착되는 두께가 critical point 이상에서 오히려 electron 혹은 hole의 transport pathway가 길어져 특성이 떨어지는 것으로 사료된다. 이때의 ZnO 증착 두께는 그림과 같이 50nm로 나타났다. 또한 좌측 그림을 보면 spin-coating 횟수가 증가함에 따라 기본이 되는 current 대역이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 n-type semiconductor인 ZnO과 p-type graphene이 contact 되었을 때 electron과 hole이 recombination되는데 ZnO의 증착되는 두께가 커질 때 depletion layer가 증가하기 때문으로 사료된다. 우측그림은 vertical device의 photorresponse 결과로 절연체인 ZnO가 Au과 graphene 사이에 증착되어 있음에도 불구하고 전기가 통하는 것을 알 수 있다. 이는 ZnO의 증착 두께가 얇기 때문에 main charge carrier가 hopping을 통해 흐르기 때문이라고 사료된다. Vertical device도 laterl device와 같이 ZnO를 5번 spin-coating 한 경우가 photodetector 특성이 우수하였다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
• 목차 ... 6
• 제1장 서론 ... 7
• 제1절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 7
• 1. 광 측정 센서 ... 7
• 2. 양자점을 이용한 광센서 ... 7
• 제2절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 7
• 1. 연구동향 및 개발 수준 ... 7
• 2. 활용방안 ... 8
• 제3절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 9
• 1. 기대효과 ... 9
• 제2장 기술개발 내용 및 방법 ... 10
• 제1절 당해년도 목표 및 평가 방법 ... 10
• 1. 양자점 합성 및 최적화 기술 ... 10
• 제2절 당해연도 개발 내용 및 개발 범위 ... 10
• 1. 기술정보 수집 ... 10
• 2. 양자점 합성 및 최적화 기술 개발 ... 10
• 3. 양자점 광학센서 응용기술 개발 ... 10
• 4. 개발 기술의 학문적인 연구를 통한 기술 확립 ... 11
• 제3장 결과 및 향후 계획 ... 12
• 제1절 연구개발 추진 체계 ... 12
• 1. 연구개발 추진 전략 ... 12
• 2. 연구개발 추진 체계 ... 12
• 3. 연구수행 편성도 ... 13
• 제2절 당해년도 연구개발 결과 ... 13
• 1. 당해년도 연구개발 추진 일정 및 달성도 ... 13
• 2. 당해연도 연구개발 추진 실적 ... 14
• 제3절 기대효과 및 사업화 계획 ... 27
• 끝페이지 ... 31