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스퍼터링 방법을 이용한 금속산화물 첨가 TiO<sub>2</sub> 박막 제조 및 광촉매 활성
안호근 ( Ho-geun Ahn ),이도진 ( Do-jin Lee ),김기중 ( Ki-joong Kim ),김용화 ( Yong-hwa Kim ),정운조 ( Woon-jo Jeong ),문장수 ( Jang-soo Moon ) 한국환경기술학회 2007 한국환경기술학회지 Vol.8 No.2
TiO<sub>2</sub> 분말에 소량의 금속산화물을 습식법으로 첨가하여 타겟을 제조하고, 스퍼터링(sputtering) 방법으로 박막을 제조하여 박막의 구조적, 광학적 특성과 에틸렌 분해에 대한 광촉매 활성을 조사하였다. 제조한 금속산화물 첨가 TiO<sub>2</sub> 박막 밴드갭은 TiO<sub>2</sub> 박막보다 약간 높게 나타났다. 제조한 박막의 표면과 단면형상의 SEM과 AFM 조사에서 균일한 박막의 성장을 확인할 수 있었고, 금속산화물 첨가 TiO<sub>2</sub> 박막의 에틸렌에 대한 광분해 활성은 반응시간의 경과에 따라 증가하였다. Cr/TiO<sub>2</sub>과 Mn/TiO<sub>2</sub> 박막의 활성은 TiO<sub>2</sub>만의 박막보다 높았으나, Fe/TiO<sub>2</sub>, Ni/TiO<sub>2</sub>과 Mo/TiO<sub>2</sub> 박막의 경우는 분해성능이 TiO<sub>2</sub>만의 박막보다 낮았다. 결과적으로, 습식법으로 소량의 금속산화물을 첨가한 분말을 이용하여 타겟을 제조하면, 균일한 금속산화물 첨가 TiO<sub>2</sub> 박막이 형성되고 에틸렌 분해에 대한 광분해 활성이 높아지는 경향이 나타나 광촉매제로 활용할 수 있음을 알았다. A small amount of metal oxides was added to TiO<sub>2</sub> powder by wet method, and thin film on substrate was prepared using their target by magnetron sputtering, respectively. Structural and optical properties and photocatalytic activity of the thin films were investigated. Band gap for the thin film of metal oxides added TiO<sub>2</sub> was a little higher than that of only TiO<sub>2</sub>. Growth of homogeneous thin film on Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> substrate was confirmed from SEM and AFM images for surface and cross-section of the thin films. Photocatalytic activity of ethylene over thin film of metal oxides added TiO<sub>2</sub> was increased with increase of reaction time. The activity for thin film of Cr/TiO<sub>2</sub> and Mn/TiO<sub>2</sub> was higher than that of only TiO<sub>2</sub>, but the result over Fe/TiO<sub>2</sub>, Ni/TiO<sub>2</sub> and Mo/TiO<sub>2</sub> was reverse. As a result, when the target was prepared using the metal oxides added TiO<sub>2</sub> powder by wet method, thin film prepared with the target was homogeneously coated on substrate, and was highly active photocatalytically.
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순수한 NbTiO₂ 박막과 산소 분위기속의 재 증착된 NbTiO₂ 박막의 성장 변화 패턴에 관한 연구
정진 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2019 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.9 No.8
In this study, NbTiO2 thin films were deposited on silicon substrates with a thickness of more than 200nm, and samples made under the same conditions were sintered in an oxygen atmosphere, followed by changes in the growth patterns and particle shape of the thin films sintered in pure and oxygen atmospheres. It was analyzed in relation to the photoelectric characteristics. Both pure Nb doped TiO2 thin films and Nb doped TiO2 sintered in O2 atmosphere had tetragonal structure. The crystal strength of the Nb doped titanium oxide thin film and the pure Nb doped titanium oxide thin film sintered in the oxygen atmosphere were changed. In the X-ray diffraction analysis, the anatase position of the titanium oxide thin film was 25 degrees, but the titanium oxide thin film sintered in oxygen atmosphere was shifted to 68 degrees, indicating that the growth direction change of the titanium oxide thin film grown in the oxygen atmosphere was changed. The X-ray diffraction pattern of the niobium-titanium dioxide thin film sintered at 600°C oxygen atmosphere showed a niobium peak, indicating that titanium oxide and niobium reacted at a high temperature above 450°C. In the electron micrograph of the thin film, the shape of the particles was mostly uniform, but some of the particles were agglomerated or angular and rounded. The hollow structure also showed the vacancy between the particles. The particle size of the pure niobium-doped titanium oxide thin film and the niobium-doped titanium oxide thin film sintered in an oxygen atmosphere were also observed to be changed by the formation conditions of the thin film 본 연구는 NbTiO2박막을 200nm이상의 두께로 실리콘 기판위에 증착한 후에 동일한 조건에서 제작된 시료를 산소분위기에서 소결한 후 순수한 박막과 산소분위기에서 소결된 박막의 성장 패턴의 변화와 박막의 입자 모양의 변화에 대하여 분석하고 광전기적 특성과 연관하여 설명하였다. 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄의 경우 모두 정방정계 구조였다. 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 결정 세기는 변화되었다. X선 회절 분석에서 산화 티타늄 박막의 아나타제의 위치는 25도 이지만 산소 분위기에서 소결된 산화 티타늄 박막의 경우 68도로 이동되어서 산소분위기에서 성장 된 산화티타늄의 박막의 성장 방향 변화가 달라짐이 확인되었다. 600도 산소분위기에서 소결된 니오븀 이산화티탄 박막의 X선 회절패턴에서는 니오븀 피크가 나타나서 증착온도 450도 보다 높은 고온에서 산화티타늄과 니오븀이 반응되는 모습이 나타났다. 박막의 전자 현미경 사진에서 입자의 형상은 대부분 균일한 모습을 보였지만 일부 입자는 뭉쳐져 있거나 각진 모양과 둥근 모양 등이 나타나서 다양한 모습이 관찰 되었다. 박막의 입자와 입자사이의 빈공간이 보이는 할로우 구조도 나타났다. 니오븀이 도핑된 순수한 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 입자의 크기도 박막의 생성 조건에 의하여 변화되는 모습이 관찰 되었다.
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C.D.Lokhande,정광덕,주오심 한국수소및신에너지학회 2006 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.17 No.3
PEC전지 전극으로 사용될 수 있는 CdSe는 수용액상에서 광부식이 심하기 때문에 투명한 보호막이 필요하다. TiO2는 광부식이 심한 광전극의 보호막으로 적당하며 이 논문에서 화학적 방법(전기증착과 확학조증착)을 이용하여 산성용액이나 알칼리용액에서 TiO2 박막을 제조하여 광흡수나 광전류를 측정하였다. XRD를 이용해서 제조된 TiO2 박막의 결정성을 확인하였으며 막의 표면특성은 SEM으로 측정하였으며 광흡수 특성이 관찰되었다. 제조된 TiO2 박막의 광전류는 100 mW/cm2의 광세기를 가지는 제논 램프를 이용하여 측정하였다. CdSe에 TiO2박막을 코팅했을 때의 CdSe막의 광흡수와 광전류를 측정하여 TiO2 코팅효과를 관찰하였다.
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RF 마그네트론 스퍼터링법으로 제작한 이산화티타늄 박막의 표면 및 광학적 특성
이봉주,윤연섭,이명복 한국물리학회 2020 새물리 Vol.70 No.7
Titanium dioxide (TiO2) films were deposited on glass substrates by using RF magnetron sputtering, and their optical and surface properties were investigated according to the sputtering process condition. Variations in the crystal structure, surface morphology, optical spectra, and hydrophilicity of the films were characterized with changing O2 partial pressure in an ambient gas. The grown films were amorphous, and their surface roughness decreased with increasing of O2 partial pressure. Partial substitution of O2 for Ar increased the optical transmittance and decreased the reflection in the wavelength range of visible light. The hydrophilicity of the film’s surface decreased with increasing O2 partial pressure, which was considered to be the cause of the variation in the film’s surface roughness. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 이산화티타늄(TiO2) 박막을 유리 기판 위에 증착하고, 스퍼터링공정 조건에 따른 박막의 광학적 특성 및 표면 특성의 변화에 대하여 조사하였다. 박막 증착 시 분위기가스 중의 산소 분압의 변화에 따라 박막의 결정 구조, 표면 형상, 광학 스펙트럼 및 친수성의 변화를평가하였다. 박막의 결정구조는 비정질 상으로 성장하였고 산소 분압의 증가에 따라 박막의 표면 거칠기는감소하였다. 아르곤 가스에 산소를 혼합함에 따라 가시광의 파장 범위에서 광투과율이 증가하고 반사율은감소하였다. 박막 표면의 물방울과의 접촉각 측정 결과, 산소 분압의 증가에 따라 박막 표면의 친수성은감소하였으며 이는 박막의 표면 거칠기의 변화에 기인하는 것으로 추정된다.
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