• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.179-179
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• 2010

1차원 나노구조를 갖는 ZnO를 성장하기 위해 Laser ablation, Chemical vapor deposition (CVD), Chemical transport method, Molecular beam epitaxy, Sputtering 등의 다양한 형성법들이 이용되어지고 있다. 특히 대량생산과 경제성 측면에서 많은 장점을 가지고 있는 CVD를 이용한 ZnO 성장 및 응용 연구가 활발하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 Thermal CVD를 이용하여 반응물질과 기판 사이의 거리, 기판온도, $O_2$/Zn 비율 등의 성장변수를 변화시켜 ZnO 나노구조를 성장하고 구조 및 광학적 특성을 연구하였다. Scanning electron microscope를 통한 구조 특성평가 결과 반응물질과 기판 사이의 거리가 13 cm 이하의 조건에서 ZnO 나노구조들은 나노판(Nanosheet)과 나노선(Nanowire)이 혼재하여 성장된 것을 보였다. 그리고 반응물질과 기판사이의 거리가 15 cm 이상부터 나노판이 없어지고 수직한 ZnO 나노막대(Nanorod)가 형성되었다. 상온 Photoluminescence 스펙트럼에서 반응물질과 기판사이의 거리가 5에서 15 cm로 증가할수록 결함 (Defect)에 의해 발생된 515 nm 파장의 최대세기 (Maximum intensity)가 10배 이상 감소한 반면, ZnO 나노구조에 의한 378 nm 파장의 NBE발광 (Near band edge emission)은 8배 이상 증가하였다. 이러한 구조 및 광학적 결과로부터, 질서 없이 성장된 것보다 수직 성장된 ZnO 나노구조의 결정질(Crystal quality)이 좋은 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 성장변수에 따른 ZnO 나노구조의 형성 메커니즘을 Zn와 O 원자의 성장거동을 기반으로 한 모델을 이용하여 해석하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.3
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• pp.308-314
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• 2002

The nanocrystalline zirconia powder was synthesized from the zirconium hydroxide precipitate by hydrothermal process with the reaction temperature range 100∼250$^{\circ}$C, reaction time 1∼48 hours and additive concentration 1, 5 N NaOH solutions. The lower hydrothermal treatment temperature, the inner spherical tetragonal zirconia was synthesized. The fraction of monoclinic phase zirconia with rod shape increased with increasing the hydrothermal treatment temperature. As the concentration of the NaOH solution increases, the synthesized particle in breadth and length increased; breadth and length ratio decreased. In the case of the low concentration of NaOH solution, however, the particle length became relatively larger than its breadth resulting in the rod-shaped particles with bigger aspect ratio.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.11-11
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• 2006

ZnO는 넓은 밴드갭(3.37eV)과 큰 액시톤(exciton) 결합에너지(60meV)를 가지는 II-VI족 화합물 반도체이다[1]. 이와같은 특성은 상온에서도 높은 재결합 효율이 기대되는 엑시톤 전이가 가능하여 자발적인 발광특성 및 레이저 발진을 위한 낮은 임계전압을 가져 일광효율이 큰 장점이 있다. 최근에는 ZnO의 전기적, 광학적, 자기적 특성을 높이기 위해 doping에 대한 연구가 많이 보고 되고 있다. 이중 ZnO내에 Mg을 doping하게 되면 Mg 조성에 따라 밴드갭이 3.3~7.7eV까지 변하게 된다. 그러나 이원계 상평형도에 따라 ZnO내에 고용될 수 있는 MgO의 고용도는 4at% 이하이다. 이는 ZnO는 Wurtzite 구조이고, MgO는 rocksalt 구조로 각각 결정구조가 다르기 때문이다. 본 연구는 열기상증착방법(thermal evaporation)으로 ZnO 템플레이트를 이용하여 MgZnO 나노막대를 합성하였고, Zn와 Mg의 서로 다른 녹는점을 이용해 2-step으로 성장을 하였다. 합성은 수평로를 사용하였으며, 반응온도 550, $700^{\circ}C$로 2-step으로 하였으며, 소스로 사용된 Zn(99.99%)과 Mg(99.99%) 분말을 산소를 직접 반응시켜 합성하였다. Ar 가스와 O2 가스를 각각 운반가스와 반응가스로 사용하였다. ZnO 템플레이트 위에 성장시킨 1차원 MgZnO 나노구조의 형태 및 구조적 특성을 FESEM과 TEM으로 분석하였다. 그리고 결정학적 특성은 XRD를 이용해 분석하였다.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.49 no.10
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• pp.818-822
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• 2011

ZnO nanorods were grown on Au-coated Si substrates by vapor phase transport (VPT) at the growth temperature of $600^{\circ}C$ using a mixture of zinc oxide and graphite powders as source material. Au thin films with the thickness of 5 nm were deposited by ion sputtering. Temperature-dependent photoluminescence (PL) was carried out to investigate the optical properties of the ZnO nanorods. Five peaks at 3.363, 3.327, 3.296, 3.228, and 3.143 eV, corresponding to the free exciton (FX), neutral donor bound exciton ($D^{\circ}X$), first order longitudinal optical phonon replica of free exciton (FX-1LO), FX-2LO, and FX-3LO emissions, were obtained at low-temperature (10 K). The intensity of these peaks decreased and their position was red shifted with the increase in the temperature. The FX emission peak energy of the ZnO nanorods exhibited an anomalous behavior (red-blue-red shift) with the increase in temperature. This is also known as an "S-shaped" emission shift. The thermal activation energy for the exciton with increasing temperature in the ZnO nanorods is found to be about 26.6 meV; the values of Varshni's empirical equation fitting parameters are = $5{\times}10^{-4}eV/K$, ${\beta}=350K$, and $E_g(0)=3.364eV$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.1
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• pp.162-166
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• 2012

High density of ZnO nanorods were fabricated by electrochemical deposition and subsequent heat treatment. Formation of $Zn(OH)_2$ and ZnO during electrodeposition indicated that the electrodeposition efficiency of ZnO was below 33%. ZnO rod has a preferential (200) growth plane after heat treatment at $500^{\circ}C$ and the growth rate of ZnO rod was measured to be 0.986 ${\mu}m/hr$. Dye sensitized solar cell(DSC) showed the efficiency of 0.21% when electrochemically prepared ZnO rod was used as an electrode. It suggests the possible application of ZnO rod structure in the DSC.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2002.07a
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• pp.174-175
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• 2002

One-dimensional semiconductor nanowires and nanorods have attracted increasing interest due to their unique physical properties and diversity for potential electronic and photonic device applications., Unlike the conventional nanowires fabricated by metal catalyst-assisted vapor-liquid-solid (VLS) method, we developed metalorganic vapor-phase epitaxial (MOVPE) growth for which no catalyst is needed. The structural and photoluminecent properties will also be discussed. (omitted)

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 2005.05a
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• pp.95-97
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• 2005

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.660-660
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• 2013

나노 구조를 가지는 무기물은 입자의 형상, 크기, 분산도, 다공성, 표면적 등에 따라 광학, 전기 및 물리적인 특성에 큰 영향을 준다. 특히 희토류 금속 중 가장 풍부한 원소인 Cerium의 산화물은 착색제, 자동차배기가스 정화촉매, 화학 공업 촉매, 유리 연마재, 반도체 장치, 자외선 흡착제, 발광재료 등 다양한 분야에서 활용이 되는 중요한 소재이다. 본 연구에서는 공통 이온효과를 이용하여 시간을 조절하여 Cerium hydroxide의 성장 과정을 연구 하였고, Ammonium chloride의 농도를 조절하여 수백 나노 미터에서 수 마이크로 미터까지 막대와 같은 Cerium hydroxide를 합성하였다. 이들 입자의 형상 및 물리화학적 특성을 FE-SEM, XRD, EDS, FT-IR 분석장비를 사용하여 확인하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.18 no.4
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• pp.155-159
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• 2008

In this work, we report synthesis of free-standing ZnO/Zn core-shell micro-polyhedrons using metal Zn pellets as a source material by the thermal chemical vapor deposition process. Scanning and transmission electron microscopy measurements were introduced to investigate morphologies and structural properties of as-grown ZnO/Zn core-shell micro-polyhedrons. It was found that micro-polyhedrons were composed of inner single-crystalline metal Zn surrounded by single-crystalline ZnO nanorod arrays. The inner single crystalline metal Zn with micro-scale diameter has a hexagonal crystal structure. Diameter and height of ZnO nanorods covering the metal Zn surface are below 10 nm and 100 nm, respectively. It was also confirmed that c-axis oriented ZnO nanorods are single crystalline with a hexagonal crystal structure.