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학위논문 상세정보

다기능성 산화물을 이용한 차세대 에너지/전자 소자 응용 연구 원문보기
Multi-Functional Oxides for Next-Generation Energy/Electronic Devices

  • 저자

    주호용

  • 학위수여기관

    세종대학교 일반대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    나노신소재공학과

  • 지도교수

    최택집

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    vi, 60 p.

  • 키워드

    강유전체 나노 아일랜드 BiFeO3 TiO2 nanotube arrays photoelectrochemical cells;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541085&outLink=K  

  • 초록

    스마트폰, 디지털카메라 등 대부분의 전자 기기들은 소비자들의 요구에 의해 점점 소형화되며 성능은 좋아지고 있다. 하지만 현재의 플래시 메모리는 물리적 한계에 이르러 차세대 전자 소자인 MRAM, PRAM 등에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. BiFeO3 박막은 자발 분극을 가지며 외부의 전압에 따라 분극의 방향이 바뀌는 특징을 갖고 있다. 본 연구에서는 AAO nanotemplate을 이용하여 다강체 BiFeO3를 나노 아일랜드 구조로 만들어 차세대 전자 소자인 ReRAM에 응용하였다. SrRuO3/SrTiO3(SRO/STO)와 Nb doped SrTiO3(Nb:STO) 기판에 BiFeO3 나노 아일랜드 구조를 증착하고 XRD를 이용한 결정성 분석, SEM을 이용한 표면 구조 분석, PFM을 이용한 강유전성 분석, Local I-V를 이용한 전기적 분석을 통해 각각의 특성을 확인하였다. TiO2 광전극을 이용한 태양광 물분해 기술은 저가의 친환경적 수소 생산의 잠재성을 지니고 있다. TiO2의 밴드갭은 3.2 eV로 가시광선에 대한 낮은 활성화와 계면에서의 전자·정공 쌍의 빠른 재결합으로 인해 TiO2 기반 광전기화학셀의 에너지변환 효율은 매우 낮다. 일반적으로 TiO2 광전극 제조를 위해 TiO2 나노분말과 양극산화법으로 제조한 TiO2 나노튜브를 이용하고 있다. TiO2 나노튜브는 넓은 비표면적을 갖기 때문에 에너지변환 효율을 향상 시키는 방법으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 최근에는 TiO2에 수소열처리를 이용한 결함제어를 통해 밴드갭을 조절하고 가시광선 영역을 흡수하여 에너지 변환 효율을 향상 시키는 연구가 보고 되고 있다. 따라서 광전극의 밴드갭 조절과 가시광선을 흡수할 수 있는 광전극 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 2.8 eV의 밴드갭을 갖고 광기전력 효과를 나타내는 강유전체 BiFeO3 박막과 TiO2의 이종접합구조를 제조하고 광전기화학셀을 제작하여 태양광 물분해 특성을 평가하였다. BiFeO3-TiO2 이종접합구조에서 강유전체 BiFeO3는 가시광선을 흡수할 수 있는 산화물 반도체이며, 자발 분극에 의한 내부 전기장을 발생하여 BiFeO3-TiO2 계면에서의 효과적인 전자·정공 쌍의 분리를 유도하여 에너지 변화 효율의 향상을 기대할 수 있다. BiFeO3-TiO2 이종접합구조는 TiO2 나노튜브 광전극에 비해 높은 태양광 물분해 특성을 보였다. 본 연구에서는 BiFeO3-TiO2 이종접합구조에서 BiFeO3 박막 두께와 자발 분극 방향이 광전기화학셀의 태양광 물분해 특성에 미치는 영향을 고찰하였다.


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