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Top-down 방식의 α-Fe2O3 나노와이어 제작기술 개발
Development of Fabrication Method for α-Fe2O3 Nanowire via Top-down Approach

  • 과제명

    Top-down 방식의 α-Fe2O3 나노와이어 제작기술 개발

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-04

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 등록번호

    TRKO201600002314

  • 과제고유번호

    1711032208

  • 키워드

    헤마타이트,나노와이어,탑다운 공법,건식 에칭공정,광 촉매 물분해Hematite,Nanowire,Top-down approach,Plasm etching process,P hotocatalytic water splitting

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • DOI

    https://doi.org/10.23000/TRKO201600002314

  • 초록 


    One-dimensional hematite(α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) in the form of nanowires has gained tremendous at...

    One-dimensional hematite(α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) in the form of nanowires has gained tremendous attraction clue to their novel properties. Various synthetic methods have been developed such as atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), hydrothermal synthesis, spray pyrolysis, and electrochemical methods. Although high quality hematite nanowire arrays have been prepared by conventional methods, each technique has its own drawbacks. In this project, a vertically aligned and highly crystalline hematite nanowire arrays have been fabricated via maskless top-down approach. Nanowire texture has been generated under oxygen plasma without any artificial masking materials. The generation mechanism had been demonstrated by adjustment of iron content in the film, and we had found proper composition ratios to generate nanowire texture during oxygen plasma treatment. After calcination, the vertically aligned hematite nanowires had been uniformly fabricated over large areas (38-45 nm in diameter). The maskless top-down approach has shown unique advantages to easily control the nanowire's shape and generate them onto various substrates without any condition change. This method is expected to be a useful technique with a potential applicability to simply control the formation of nanowires for a variety of solar based applications.


    ■ 본 연구에서 사용하는 헤마타이트(α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 나노와이어는 작은 밴드갭 에너지 (Eg = 1.9~2.1eV)를 가지고 있어 태양에너지를 활용하는 ...

    ■ 본 연구에서 사용하는 헤마타이트(α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 나노와이어는 작은 밴드갭 에너지 (Eg = 1.9~2.1eV)를 가지고 있어 태양에너지를 활용하는 광 촉매 물분해 (photocatalytic water splitting) 또는 가스센서 등과 같은 응용분야에서 활발히 연구가 진행되고 있다.
    ■ 기존의 헤마타이트 나노와이어 제작방식은 일반적으로 바텀업 (bottom-up) 방식인 열증착법, 열탄소 반응법, 화학기상증착법 등과 같은 기체상 나노와이어 제조법이 주로 연구되고 있지만, 균일한 직경과 길이를 갖는 나노와이어를 대면적으로 제조하는 것은 거의 불가능하여 실질적인 응용을 위해서는 해결해야 할 문제점들이 많이 있다.
    ■ 본 연구에서는 마스크 없이 간단히 건식 에칭방식을 이용하난 새로운 공정을 통하여 기존 공정에서 어려웠던 균일한 직경과 길이를 갖는 헤마타이트 나노와이어 어레이를 대면적으로 제작할 수 있었다.
    ■ 더 나아가, 기존 제작 방식에서 나노와이어 성장에 있어 기판의 성질이 많은 영향을 주어 각 기판에 적합한 조건을 찾아야 하는 복잡한 공정 단계를 보이는 반면, 새로운 제작법에서는 기판의 성질이 공정에 영향을 끼치지 않기 때문에 다양한 기판에 같은 조건으로 헤마타이트 나노와이어 어레이를 제작할 수 있었다.
    ■ 최종적으로 얻어진 헤마타이트 나노와이어 어레이를 광 촉매 무분해 응용분야에 적용하여 상용 가능성을 확인하였고, 센서, 이차전지, 슈퍼캐퍼시턴스 등 다양한 분야에서도 응용될 수 있을 것으로 기대된다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 6
    6. CONTENTS ... 7
    7. 목차 ... 8
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
    9. 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 9...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 6
    6. CONTENTS ... 7
    7. 목차 ... 8
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
    9. 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 9
    10. 제2절 연구개발의 내용 및 범위 ... 10
    11. 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
    12. 제1절 국내 기술개발 현황 ... 11
    13. 제2절 국외 기술개발 현황 ... 12
    14. 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
    15. 제1절 복함레진의 설계 ... 13
    16. 제2절 헤마타이트 나노와이어 제작을 위한 공정 조건의 확립 ... 17
    17. 제3절 탑다운 공법을 이용한 새로운 기술의 응용 ... 26
    18. 제4절 에너지 응용분야의 적용 가능성 테스트 ... 30
    19. 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 32
    20. 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 32
    21. 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 33
    22. 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 34
    23. 제1절 추가연구 추진방안 ... 34
    24. 제2절 타 연구에의 응용 ... 36
    25. 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 38
    26. 제1절 기존 바텀업 방식의 헤마타이트 나노와이어 제작 기술 ... 38
    27. 제2절 광 촉매 물분해 응용분야의 기술 현황 ... 38
    28. 제 7 장 참고문헌 ... 39
    29. 끝페이지 ... 41
  • 참고문헌

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