초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ CoIn₂S₄의 Spinel 구조를 합성
○ 전기적 특성에 해당하는 밴드 구조 및 Majority 전자 수송자 종류 및 밴드 위치를 규명
○ 광전기화학 수분해 산소 발생 반응에서의 공촉매 및 광 흡수체로서의 가능성 보고
○ 삼원 금속 화합물의 태양광 수확 및 촉매로서의 가능성을 제시
◎ 전체 내용
○ XRD 분석결과 수열반응으로 Cubic 구조의 CoIn₂S₄를 합성하여 얻

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ CoIn₂S₄의 Spinel 구조를 합성
○ 전기적 특성에 해당하는 밴드 구조 및 Majority 전자 수송자 종류 및 밴드 위치를 규명
○ 광전기화학 수분해 산소 발생 반응에서의 공촉매 및 광 흡수체로서의 가능성 보고
○ 삼원 금속 화합물의 태양광 수확 및 촉매로서의 가능성을 제시
◎ 전체 내용
○ XRD 분석결과 수열반응으로 Cubic 구조의 CoIn₂S₄를 합성하여 얻을 수 있음을 확인하였다.
○ UPS 분석 및 광학 밴드갭 측정을 통하여 해당 물질이 n-type 및 가시광을 흡수할 수 있는 반도체 물질임을 확인하였다.
○ 광전기화학 수분해 산소 발생 반응을 위한 광양전극으로 제작하여 일반적으로 1.6V에 해당하는 산소발생 전위를 0.25V까지 당길 수 있음을 확인하였다.
○ 삼원 금속 화합물을 이용해 광전기화학 수분해 산소 발생 반응이 외부 전압을 인가하지 않아도 가능할 수 있음을 증명함.

□ 연구개발성과
1) Cubic CoIn₂S₄의 합성 및 결과물의 밴드 구조 분석 및 결과에 근거한 응용 분야로 최근 그린 수소 생산 방안으로 각광받고 있는 광전기화학 수분해 광전극을 제시하였으며, 외부전압의 도움이 거의 필요하지 않은 수준의 산소발생 반응이 가능함을 증명하였다.
2) 삼원 금속 화합물 역시 새로운 반도체 물질의 대안이 될 수 있음을 보고하였으며, 다양한 조성 및 결정 구조 조절을 통한 정교한 밴드 구조 및 밴드 갭의 조절의 가능성을 제시하였다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1) 해당 연구 결과는 논문의 형태로 2022년 8월 중 투고 예정이며 해당년도 내 출판되는 것을 목표로 하고 있다.
2) Co²⁺ site를 대신할 수 있는 다양한 금속 양이온들 및, In³⁺를 대신할 수 있는 Ga³⁺을 적용하여 새로운 물질군을 제시하는 새로운 연구를 시작할 수 있었다. Ga³⁺의 경우 중심 금속으로 활용시 d¹⁰ 전자배치를 가짐에 따라 같은 전자 배치를 갖는 중심금속 화합물들 (TiO₂, Cu₂O, 등)처럼 수송자 수명이 길 것으로 예측된다. Ga³⁺을 수소 및 산소 흡착율이 높은 전이 금속과 결합을 이룰 수 있는 삼원 금속화합물을 합성 및 제안하여, 높은 효율을 갖는 광전기화학 광전극을 제시하는 것을 목표로 확장연구가 진행되고 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 배경: 나노 구조체 반도체 물질에 대한 수요 ... 4
• 나. 연구개발과제의 최종 목표 ... 5
• 다. 연구의 수행 내용 ... 5
• 라. 연구개발과제의 창의성 및 혁신성 등 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 가. 연구개발과제의 수행전략·방법 ... 6
• 나. 물질의 합성 ... 6
• 다. 물질 특성의 분석: 밴드 구조를 중심으로 ... 7
• 라. 응용 분야의 구현: 광전기화학용 수분해 산소 발생 반응을 위한 광 양전극 구현 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
• 가. 연구수행 결과 ... 8
• 나. 목표 달성 수준 ... 8
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 8
• 가. 연구개발성과의 활용방안 ... 8
• 나. 연구개발성과의 기대효과 ... 9
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 9
• 가. 연구성과 ... 9
• 나. 연구성과 활용 계획 ... 9
• 6. 참고문헌 ... 9
• 끝페이지 ... 12