Ar 이온빔 에칭 방법으로 제조된 TiO2 나노콘의 반사율 및 광전류 특성에 관한 연구 = Reflectance and photo-current characteristsics of TiO2 nanocone arrays prepared by Ar ion beam etching.

국문 초록 (Abstract)

최근 TiO2의 전기적, 광학적 특성과 광촉매 특성에 대하여 광범위하게 연구가 진행되어지고 있다. TiO2는 비교적 큰 밴드갭 에너지를 지닌 물질로써 가시광 영역에서 높은 굴절률과 화학적으로 매우 안정한 특성을 지니고 있기 때문에 광학 박막 코팅에 자주 사용되고 있다.
본 연구에서는 나방눈 구조를 갖는 TiO2 박막을 제작하기 위해 hybrid coat 산화 방법을 이용하여 다공성 TiO2 나노튜브를 형성시키고, 형성된 TiO2 나노튜브를 Ar 이온빔 에칭방법으로 나노콘을 제조하였다. 유사 나방눈 구조를 갖는 나노콘의 특성은 FE-SEM, AFM, XRD, UV-VIS-NIR Spectrophotometer, AutoLab PGSTAT를 이용하여 분석하였다.
Hybrid coating system을 이용하여 타이타늄 박막을 증착한 결과, 분당 20nm의 증착률을 나타내었으며, 최종적으로 1.2μm의 균일한 박막을 얻을 수 있었고, 양극산화 공정을 통해 형성된 TiO2 나노튜브를 Ar 이온빔을 이용하여 300분간 에칭을 진행하여, 8mm x 8mm 영역에 균일한 형상의 TiO2 나노콘을 얻을 수 있었다. 나노튜브에서 나노콘의 형상으로 변화되었을 때 약 18%의 반사율이 감소되었고, 표면 거칠기 또한 감소되었다. TiO2 나노콘의 내부 임피던스 측정결과 TiO2 나노튜브와 비교하여 1/3수준으로 감소하였으며, 광감응도가 약 2배가량 증가하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 2. 1. TiO2의 특성 3
• 2. 1. 1. TiO2의 특성 3
• 2. 1. 2. TiO2 광촉매의 특성 5
• 2. 1. 3. TiO2의 에너지구조 7
• 2. 2. 양극산화 7
• 2. 3. 스퍼터링 11
• 2. 4. 반사방지막 14
• 2. 4. 1. 반사방지막의 기술동향 14
• 2. 4. 2. 나노구조를 이용한 반사방지막 15
• Ⅲ. 실험재료 및 방법 17
• 3. 1. 시편준비 17
• 3. 2. 타이타늄 박막 증착 17
• 3. 3. 양극산화 18
• 3. 4. TiO2 나노콘의 제조 19
• 3. 5. 특성평가 19
• Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 20
• 4. 1. 타이타늄 표면의 형상 변화 20
• 4. 1. 1. Hybrid coating system에 의한 Ti 박막 증착 20
• 4. 1. 2. Ar 이온빔 에칭에 의한 TiO2 나노튜브의 형상변화 21
• 4. 1. 3. Ar 이온빔 에칭에 의한 표면 거칠기 25
• 4. 2. Ar 이온빔 에칭에 AR 특성 30
• 4. 3. 임피던스를 이용한 내부 저항 특성 33
• 4. 4. I-V 커브 분석 33
• Ⅴ. 결 론 37
• 참 고 문 헌 38
• 영 문 초 록 42