| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 가을 (11/16 ~ 11/18, 경주 현대호텔) |
| 권호 | 22권 2호 |
| 발표분야 | E. 환경/센서 재료 분과 |
| 제목 | 탄소섬유 기반 유연 산화아연 자외선 센서(Carbon Fiber-based Highly Flexible ZnO UV Sensor) |
| 초록 | 최근 주목 받고 있는 자외선 센서는 의료 및 군용 어플리케이션 등 다양한 산업분야에 사용되고 있으며, 일상 생활에도 활용 범위가 확대되어 가고 있어 폭 넓은 연구개발이 이루어지고 있다. 자외선 센서를 위한 가장 유망한 재료로 주목받고 있는 산화아연은 직접 천이형 밴드 (direct transition band gap) 구조를 갖고 있으며 3.37 eV의 넓은 에너지 밴드갭과 60 meV의 큰 여기전자 결합 에너지 (exciton binding energy)를 갖고 있다. 특히, 산화아연 구조체 중 1차원 구조체는 외부 응력에 저항성이 있으며, 표면적 대비 체적비(surface to volume ratio)가 매우 높아 표면에 산소 이온의 흡·탈착이 유리하다. 따라서, 1차원 나노 구조의 산화아연은 조사되는 자외선 변화에 대한 민감도가 벌크상태 일 때 보다 크기 때문에 구조체 내 운반 전하의 유도로 표면 공핍층(depletion layer)의 두께가 빠르게 변해 짧은 반응시간을 보인다. 본 연구에서는 유연 산화아연 자외선 센서 제작을 위하여 탄소섬유를 기판이자 전극으로 활용하였으며, 종횡비가 높은 산화아연 나노 막대를 수열합성법(hydrothermal method)을 이용해 탄소섬유 위에 성장시켰다. 탄소섬유에 RF magnetron sputtering 공정을 이용하여 산화아연 씨앗층을 형성하였으며, 산화아연 전구체의 농도를 변수로 하여 산화아연 나노막대의 종횡비(aspect ratio)를 조절하였다. 제작된 산화아연 자외선 센서의 구조와 결정성은 SEM (scanning electron microscope)과 XRD (x-ray diffraction)를 통해 측정·분석하였으며, 자외선 센서에 대한 민감도 및 반응성은 365 nm 파장을 가진 자외선 발생기를 이용해 전류-전압 (I-V) 측정으로 분석하였다. 또한, 산화아연 나노막대의 종횡비와 자외선 센서의 특성과의 연관성을 확인하였고, 기계적 안정성 평가를 위해 굽힘 반복 실험을 실시 하였다. |
| 저자 | 장건, 김윤철, 권도균, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | Zinc Oxide(ZnO); Carbon Fiber; UV sensor; aspect ratio; flexible |
