초록
본 논문은 광 활성도가 가장 좋은 아나타제(anatase)상의 광촉매 $TiO_2$분말을 상온에서 aerosol deposition 법을 사용하여 박막을 제조하였다. 이런 제조 방법은 aerosol 분말을 초음속으로 분사하여 기판에 증착시키는 방법으로, 저온에서 박막증착이 가능하여 thermal stress를 줄일 수 있고, 공정 단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 박막 제조시 aerosol bath의 압력은 500 torr이고, chamber의 압력은 0.4 torr 였다. 이런 압력차는 $0.4 mm{\times}10 mm$의 크기의 노즐을 통해 $TiO_2$ 나노 분말을 초음속으로 가속하여 기판에 증착시켰다. 박막 제조를 위해 사용한 기판은 수질정화에 응용하기 위해 직경 50 mm인 원판 SUS mesh를 사용하였다. $TiO_2$ 분말의 고른 분포를 위해 $TiO_2$ 분말에 함유되어 있는 수분을 제거하고 이차 입자의 생성을 억제하기 위해서 알코올 bath 속에서 90분간 초음파 세척을 한 후 건조하였다. SUS mesh 위에 증착되어 있는 $TiO_2$ 박막의 입자크기를 알아보기 위해 주사 현미경(SEM)으로 분석하였으며, $1 {\mu}m$정도의 입자 크기를 관찰 할 수 있었다. X-ray diffraction (XRD) 분석 결과 aerosol deposition 후에도 분말의 anatase상은 그대로 유지되었으며, 이런 결과는 광촉매 작용을 이용한 수처리용 필터로 활용이 가능하다.
We fabricates the $TiO_2$ thin film from anatase phase $TiO_2$ powder having good photocatalytic property using aerosol deposition method at room temperature. Aerosol deposition method, which sprays an aerosol powder with ultrasonic velocity and deposits a thin film on substrate at low temperature, has the advantages of low thermal stress and low cost. To fabricate the $TiO_2$ thin film, the aerosol bath pressure and chamber pressure were 500 torr and 0.4 torr, respectively. The difference of aerosol bath pressure and chamber pressure accelerated the $TiO_2$ nano powder to ultrasonic velocity through the nozzle of $0.4 mm{\times}10 mm$ and $TiO_2$ thin film was finally formed. SS mesh with diameter of 50 mm was used as a substrate to apply the $TiO_2$ thin film to water quality purification. The raw powder was dehydrated for the good dispersion of $TiO_2$ powder. To suppress the formation of second particle, the powder was dispersed for 90 min in alcohol bath by ultrasonic treatment and desiccated. The grain size of $1 {\mu}m$ was observed in $TiO_2$ thin film deposited on SUS mesh by scanning electron microscopy (SEM). The anatase phase of $TiO_2$ thin film was also observed by X-ray diffraction (XRD) and the anatase phase of raw powder was nicely maintained after aerosol deposition. The results are applicable to water treatment filter having photocatalytic reaction.