The nano-array of the vertically aligned rod-like particles grown on ZnO coated glass-substrates was obtained via hydrothermal process. ZnO thin film coatings were prepared on the glass substrates using a MOD (metallorganic deposition) dip-coating method with zinc chloride dihydrate as starting material and 2-ethylhexanol as solvent. ZnO nanorods were synthesized on the seeded substrates by hydrothermal method at $80^{\circ}C$ using zinc-nitrate hexahydrate as a Zn source and sodium hydroxide as a mineralizer. Under the hydrothermal condition, the rod-like nanocrystals were easily attaching on the already ZnO seeded (coated) glass surface. It has been shown that the hydrothermal synthesis parameters are key factors in the nucleation and growth of ZnO crystallites. By controlling of hydrothermal parameters, the ZnO particulate morphology could be easily tailored. Rod-shaped ZnO arrays on the glass substrates consisted of elongated crystals having 6-fold symmetry were predominantly developed at high Zn precursor concentration in the pH range 7~11.
An $Al_2O_3$-CuO-ZnO (ACZ) precursor powder was synthesized by a facial sol-gel process using a nonionic surfactant span 80 as the chelating agent to improve the surface area and morphology. When creating a hydrogen membrane, several kinds of properties are required, such as easy dissociation of hydrogen molecules, fast hydrogen diffusion, high hydrogen solubility, and resistance to hydrogen embrittlement. ACZ-Ni composite membranes (cermet) were prepared with this precursor and pure Ni powder via the hot press sintering (HPS) method. The ACZ powder was characterized by XRD, BET, and FE-SEM. Hydrogen permeation experiments were performed by Sievert's type of hydrogen permeation membrane equipment. The hydrogen permeability of ACZ/Ni 10 wt% and ACZ/Ni 20 wt% was obtained as 7.2 and $10molm^{-2}s^{-1}$ at RT, respectively. These values of the corresponding membranes were slightly increased with increasing pressures.
The unintentionally doped and bismuth (Bi) doped zinc oxide (ZnO) films were prepared by spray pyrolysis at $450^{\circ}C$ with zinc acetate and bismuth nitrate precursor. The n-type conduction with concentration $6.13{\times}10^{16}cm^{-3}$ can be observed for the unintentionally doped ZnO. With the increasing of bismuth nitrate concentration in precursor, the p-type conduction can be observed. The p-type concentration $4.44{\times}10^{17}cm^{-3}$ can be achieved for the film with the Bi/Zn atomic ratio 5% in the precursor. The photoluminescence spectroscopy with HeCd laser light source was studied for films with different Bi doping. The photocatalytic activity for the unintentionally doped and Bi-doped ZnO films was studied through the photodegradation of Congo red under UV light illumination. The effects of different Bi contents on photocatalytic activity are studied and discussed. Results show that appropriate Bi doping in ZnO can increase photocatalytic activity.
Jeong, Bora;Jeong, Myung-Geun;Park, Eun Ji;Seo, Hyun Ook;Kim, Dae Han;Yoon, Hye Soo;Cho, Youn Kyoung;Kim, Young Dok
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.167.2-167.2
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2014
In this work, ZnO shell on mesoporous $SiO_2$ ($ZnO/SiO_2$) was prepared by atomic layer deposition (ALD). Diethylzinc (DEZ) and $H_2O$ were used as precursor of ZnO shell. $ZnO/SiO_2$ sample was characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 sorption isotherms, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). $ZnO/SiO_2$ showed higher adsorption capacity of MB than that of bare mesoporous $SiO_2$ and the adsorption capacities of $ZnO/SiO_2$ could be regenerated by UV exposure through the photocatalytic degradation of the adsorbed MB. This system could be used for removing organic dye from water by adsorption and reused after saturation of adsorption due to its photocatalytic regeneration.
ZnO thin films were synthesized on Si substrates by MOCVD using diethyl zinc as a precursor. Effects of $O_2$/DEZ gas mixing ratio on the growth rate, surface morphology, preferred orientation, and electrical properties of the ZnO thin films were investigated with SEM, XRD, and Hall measurement. The surface reflectance variations of ZnO thin films were analyzed using laser-photometer apparatus. As the $O_2$/DEZ mixing ratio increased, growth rate and $I_{(002)}/I_{(101)}$ in XRD of ZnO thin films decreased, and the crystal structure was changed from columnar to planar structure. All ZnO films deposited at various CVD conditions exhibited c-axis (002) plane preferred orientation. The electrical properties of ZnO thin films mainly depended on the carrier mobility.
Zn-나프텐산염을 출발 원료로 사용하고 스핀코팅 - 열분해법을 이용하여 실리카 유리 위에 c축으로 배향된 나노 결정질 ZnO 박막을 제조하였다. X-선 회절 분석을 행한 결과, 모든 시편에서 ZnO (002) 피크만이 관찰되었으며, 박막의 열처리 온도가 증가함에 따라 (002) 피크 강도가 증가하였다. 박막의 표면 미세 구조는 매우 균질하였으며, 입자들 간의 응집은 관찰되지 않았다. 박막의 topology를 주사형 탐침 현미경으로 분석한 결과에 따르면, 실리카 기판 자체의 불균질한 표면 특성과 ZnO 입자의 c축 배향 특성에 의한 것으로 보이는 3차원적인 입자성장이 모든 열처리 온도 영역에 대해 박막의 표면에서 관찰되었다. 고배향된 박막들 중에서 $800^{\circ}C$로 열처리한 박막의 표면이 가장 균질한 특성을 나타내었다. 박막의 가시영역에서의 투과율은 $1000^{\circ}C$로 열처리한 박막을 제외하고 모든 박막에 있어서 80% 이상의 투과율을 나타냈으며, 380~400nm 영역에서 날카로운 absorption edge가 나타났다. 흡수피크를 이용하여 계산된 오든 박막의 에너지 밴드 캡은 ZnO 단결정 및 다른 연구자들에 의해 보고된 박막과 같은 영역에 존재하였다. 본 연구에서 제조된 ZnO 박막들 중에 치밀한 입자 성장과 균질한 표면 특성을 보이는 $600^{\circ}C{\sim}800^{\circ}C$로 열처리된 박막은 UV차단성 투명전도막 및 렌즈 등의 광학소자에 실질적인 응용이 기대 된다.
Glycine-nitrate와 citric acid를 이용하여 단상의 Ni-Zn ferrite, Ba-ferrite 나노입자와 두 나노복합체 ferrite의 전구체를 제조하고 이를 열처리하여 XRD 및 FT-IR로 각각의 상 분석을, SEM으로 분말의 형상과 크기를, VSM으로 자기적 특성과 합성된 나노복합체 ferrite에서의 exchange-coupling 상호작용을 확인하였다. XRD 분석 결과, 자전 연소법으로 얻은 전구체로 단상의 Ni-Zn ferrite와 Ba-ferrite 나노 입자 및 $BaFe_{12}O_{19}/Ni_{0.5}Zn_{0.5}Fe_2O_4$ 나노복합체 페라이트가 합성되었으며, 나노복합체에는 $BaFe_{12}O_{19}$와 $Ni_{0.5}Zn_{0.5}Fe_2O_4$가 잘 분포되어 있어 경자성과 연자성이 공존하고 있음을 확인하였고, 나노복합체 페라이트의 히스테리시스 곡선의 형상을 통해 경자성과 연자성 사이에 exchange-copuling이 잘 이루어졌음을 확인할 수 있었다. VSM으로 측정한 나노복합체의 경우. GNP로 제조한 precursor를 $900^{\circ}C$에서 하소한 $BaFe_{12}O_{19}/Ni_{0.5}Zn_{0.5}Fe_2O_4$ 나노복합체는 포화자화 81.69 emu/g, 잔류자화 38 emu/g, 보자력 2598.48G를 나타내었다. $Ni_{0.5}Zn_{0.5}Fe_2O_4/BaFe_{12}O_{19}$ 복합체에서 $BaFe_{12}O_{19}$의 무게비가 증가 할수록 보자력은 증가하였고, 포화자화값과 잔류자화 값은 감소하였다.
본 연구에서는 반도체식 가스센서 재료로서 활용 가능한 ZnO 박막을 Continuous Flow Reaction(CFR) 방법으로 실리콘 기판 위에 성장시켰다. 또한 전구물질로 사용한 zinc acetate의 농도에 따른 산화아연 박막의 성장특성과 이들의 전기적 특성이 조사되었다. 산화아연 박막 제조는 0.005~0.02 M의 zinc acetate 농도에서 수행되었다. 산화아연 박막을 구성하고 있는 ZnO의 입자크기는 농도가 증가할수록 증가되었으며, 박막의 두께도 함께 증가되었다. CFR 법에 의한 산화아연 박막의 성장속도는 전구물질의 농도에 비례적으로 의존되는 것을 확인하였으며, 균일한 박막을 제조하기 위한 전구물질의 최적 농도는 0.01 M이였다. 한편, 전구물질의 농도를 달리하여 제조된 산화아연 박막의 전압에 대한 전류를 I-V 측정기로 측정한 결과, 박막의 두께가 증가될수록 높은 전류가 흘렀다. 그러므로 산화아연 박막의 전류를 전구물질의 농도변화로 조절할 수 있다. 또한 산화아연 박막을 $300^{\circ}C$에서 5 min 동안 $500ppmv\;H_2S$에 노출시킨 결과, 전압에 대한 전류값이 낮아졌다. 이와 같이 산화아연의 전기적 특성은 가스센서로 응용할 수 있는 가능성을 확인시켜 주는 결과라 할 수 있다.
Traveling wave reactor atomic layer epitaxy(ALE) 방법으로 ZnS와 ZnS:Tb박막을 성장하고 성장 조건에 따른 박막 특성을 연구하였다. ZnS박막의 precursor로는 ZnCl2와 H2S를 이용하였으며, 기판 온도 400-$500^{\circ}C$범위에서 성장하였다. 본 연구 논문에서는 성장온 도에 따른 ZnS박막의 결정성의 변화와 precursor에 의한 Cl유입량의 변화를 살펴보고 투과 전자현미경과 주사형 전자현미경으로 ZnS박막의 표면 형상과 미세구조를 관찰하였다. 연구 결과에 의하면 ALE에 의하여 매우 균일하고 hexagonal 2H구조의 결정성이 향상되었다. 성 장온도 $400^{\circ}C$에서 약 9at.%, $500^{\circ}C$에서 약 1at.%의 Cl이 유입되었으며, 박막 내에 유입된 Cl 은 표면으로의 segregation현상을 나타내었다. 또한 electroluminescent 소자의 녹색 형광재 료인 ZnS:Tb을 Tb precursor로 tris(2,2,6,6-tetramethyl 3,5-heptandionato)terbium을 이용하 여 성장하고 박막 결정성과 박막 내 불순물이 유입되는 경향 등을 연구하였다. Auger electron spectroscopy분석 결과에 의하면 0.5at.%의 Tb이 표함된 AnS:Tb박막은 C은 거의 포함하고 있지 않았으나 O은 약 1at.%정도 포함되어 있었다. ZnS:Tb박막은 Tb과 소량의 O 을 함유하고 있음에도 불구하고 결정성은 우수한 hexagonal구조를 유지하고 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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