대면적 어플리케이션을 위한 텅스텐 옥사이드 나노 구조 제작 연구
Fabrication of tungsten oxide nanostructures for large area applications
- 주제(키워드) 자가 가교 나노구조 , 텅스텐 산화물 , 자외선 검출기
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 류학기
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000030769
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
광학 에너지는 인류에게 친환경 에너지를 제공해기도 하고 부정적인 영향을 끼치기도 한다. 따라서 광학을 이용한 촉매 반응도 중요하지고, 자외선이나 특정 파장의 빛을 감지하는 것도 중해지고 있다. 이런 어플리케이션은 모두 밴드갭을 가지는 반도체를 이용한다. 그 중에 산화물을 나노 구조로 구현하여 다양한 물성을 조절하거나 표면적의 최대화를 위한 연구는 많이 개발 중이다. 나노 재료의 대면적 공정 및 생산도 중요해 지고 있다. 환경오염이 심해질수록, 지면에 도달하는 자외선의 양이 늘어나고 있다. 과량의 자외선은 인간의 건강에 해로운 영향을 끼치며, 자연 상태계의 혼란을 가져올 수 있다. 따라서 자외선을 감지하는 센서의 개발은 중요해지고 있다. 자외선 센서는 감지 능력뿐만 아니라, 대면적 공정이 쉽게 가능해야 실제 산업에 이용이 가능하다. 본 연구에서는 비정질 WO3 박막을 열처리하여 대 면적 고밀도, 고품질 WO3 나노 로드를 합성할 수 있는 방법을 연구하였다. WO3 나노 구조는 특히 환원 가스 (수소 및 헬륨) 분위기에서 효과적으로 형성되는 것으로 알려져 있다. 우리는 이를 전자 현미경 분석으로 [020] 방향으로 산소 결손을 형성하기위한 열역학적 에너지가 낮다는 것을 확인했다. 전사나 e-beam 리소그래피와 같은 복잡한 공정이 없이 단순히 두 전극을 배치하여 자체 가교 된 WO3 나노 구조를 실제 센서 장치 제작에 적용 할 수 있습니다. 실제 자외선-C (261nm) 파장에 매우 민감하여 ~ 0.316 초까지 매우 빠르게 반응하는 자외선 센서를 구현하였습니다. 또한 귀금속 나노 입자 코팅을 통한 플라즈몬 공명의 광 흡수는 UV-C 조사시 전류 값이 350배 이상 향상되었습니다. 본 연구를 통해서 자외선 센서의 새로운 대면적 공정을 제시한다
more목차
1. 서론 1
2. 이론적 배경 3
A. 자외선 감지기를 위한 기존 공정 3
B. 텅스텐 산화물 6
C. 증착기술 10
가) 물리적 기상 증착 방법 10
나) e-beam 증착법 12
3. 실험 방법 14
A. 자가 가교 텅스텐 산화물 나노 로드 성장 14
가) 비정질 박막 증착 14
나) 산화막 열처리 14
B. 분석 방법 16
가) X-ray diffraction(XRD) 분석 16
나) 주사 전자 현미경 분석 16
다) 투과전자 현미경 분석 17
라) 자외선 감지 분석 17
4. 결과 및 고찰 23
A. 텅스텐 산화물 나노 구조의 성장 23
가) 성장 메커니즘 23
나) 열팽창 계수의 따른 성장 24
다) 산화 및 환원 대기에 따른 성장 27
라) 산소 결함에 의한 성장 방향 32
B. 자외선 감지 반응 39
가) UV-A 및 C에 대한 반응 39
나) Ag 입자에 의한 플라즈몬 효과 41
5. 결론 46
참고 문헌 47
