Abstract
In this study, we developed photocatalytic technology to address the emerging serious problem of air pollution through indoor air cleaning. A single layer of $WO_3$ was prepared by using the dry process of general RF magnetron sputtering. At a base vacuum of $1.8{\times}10^{-6}$[Torr], the optical and electrical properties of the resulting thin films were examined for use as a transparent electrode as well as a photocatalyst. The single layer of $WO_3$ prepared at an RF power of 100 [W], a pressure of 7 [mTorr] and Ar and $O_2$ gas flow rates of 70 and 2 sccm, respectively, showed uniform and good optical transmittance of over 80% in the visible wavelength range from 380 [nm] to 780 [nm]. The optical catalyst characteristics of the $WO_3$ thin film were examined by investigating the optical absorbance and concentration variance in methylene blue, where the $WO_3$ thin film was immersed in the methylene blue. The catalytic characteristics improved with time. The concentration of methylene blue decreased to 80% after 5 hours, which confirms that the $WO_3$ thin film shows the characteristics of an optical catalyst. Using the reflector of a CCFL (cold cathode fluorescent lamp) and the lens of an LED (lighting emitting diode), it is possible to enhance the air cleaning effect of next-generation light sources.
본 연구에서는 지속적으로 심각한 대기오염의 문제로 실내 공기청정의 중요성이 대두되는 점을 감안하여 광촉매 단위기술을 개발하고자 건식 박막 공정 중 일반적으로 사용되어지는 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 $WO_3$ 단층막을 증착하였다. 초기 진공도는 $1.8{\times}10^{-6}$ [Torr]를 기준하여 최적의 스퍼터링 공정조건인 RF 100[W], 7[mTorr]진공 조건에서 Ar:$O_2$ 반응가스의 비율을 70[sccm] : 2[sccm]으로 하여 제작된 $WO_3$ 단층막은 380[nm]-780[nm]의 가시광 영역에서 80% 이상의 높고 일정한 광투과 특성을 확인하였다. 공기 청정 효과를 확인 위해 제작된 $WO_3$ 박막의 광촉매 특성을 조사하기 위해 메틸렌블루 내에서의 흡광도 및 농도변화를 광조사 시간 변화에 따라 측정하였다. 그 흡광도 측정결과 시간에 따라 흡광도 특성이 보임을 확인하였고, 5시간 경과 후 기존 메틸렌블루 농도 대비 80% 수준의 농도로 낮아지는 것을 확인하였다. 이런 결과로 부터 스퍼터링법에 의해 제작된 기능성 $WO_3$박막의 광분해 특성을 통해 형광등의 반사갓 혹은 LED등의 렌즈에 활용 된다면 차세대 조명원의 공기청정 효과를 증진시킬 수 있는 박막을 개발하였다.
