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Four-point probe법을 이용한 유/무기 전극의 전기전도도 측정 실험 (결과)

"Four-point probe법을 이용한 유/무기 전극의 전기전도도 측정 실험 (결과)"에 대한 내용입니다.
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최초등록일 2023.08.04 최종저작일 2021.06
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Four-point probe법을 이용한 유/무기 전극의 전기전도도 측정 실험 (결과)
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    소개

    "Four-point probe법을 이용한 유/무기 전극의 전기전도도 측정 실험 (결과)"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. 실험 결과 및 고찰
    1) 실험 결과
    2) 고찰 및 논의

    2. 결론

    3. 기타

    참고문헌

    본문내용

    스핀 코팅은 기판 위에 균일한 박막을 제작하는데 사용하는 공정으로, 스핀 코터의 척 위에 기판 을 올려 진공을 잡는 이유는 스핀 코팅 시 기판이 날아가지 않도록 고정하기 위해서다. 코팅하고 자 하는 용액을 기판 위에 떨어뜨린 후 고속으로 스핀 하면 용매가 원심력에 의해 펼쳐지고 증발 한다. 용매가 모두 증발하면 얇은 박막이 형성되며, 이 실험에서는 PEDOT:PSS에 DMSO 5wt%을 첨가했다. PEDOT:PSS 수용액 상에 극성 유기 용매인 DMSO를 첨가하면 첨가한 용매에 의해 코일 형태의 PEDOT 구조가 선형 형태로 변하여 고분자 내에서의 전하 이동이 쉽기 때문에 박막의 resistivity가 감소한다. DMSO가 첨가된 유기 박막의 면 저항은 DMSO가 첨가되지 않은 유기 박막 의 면 저항에 비해 100배 이상 작은 값을 갖는다.

    참고자료

    · 임소은, 김소연, 김세열, 김선주, 김중현, 전도성 고분자의 전기전도도 향상 연구 및 이를 이용한 투명전극 응용. 한국공업화학회, 공업화학, 26권 6호, pp.640-647(2015)
    · Yijie Xia. “Significant Different Conductivities of the Two Grades of Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate), Clevios P and Clevios PH1000, Arising from Different Molecular Weights” ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 8, pp.4131–4140
    · Heaney, Michael B. "Electrical Conductivity and Resistivity."Electrical Measurement, Signal Processing, and Displays.Ed. John G. Webster. CRC Press, 2003. 7-1.
    · William D. Callister, (2016) Fundamentals of Materials Science and Engineering, 5th edition, Wiley, pp.506- 510, 823-824.
    · 신민정, 안형수, 이삼녕. "PEDOT:PSS/GaN 하이브리드 접합 소자의 PEDOT:PSS 두께에 따른 I- V 특성." New Physics: Sae Mulli 64.11 (2014): pp. 1072-1076.
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    • 1. Four-point probe 방법을 이용한 전기전도도 측정
      Four-point probe 방법은 반도체 및 박막 재료의 전기전도도를 측정하는 대표적인 기술입니다. 이 방법은 시료에 전류를 흘려주고 전압 강하를 측정하여 전기전도도를 계산하는 원리입니다. 이 방법의 장점은 시료 표면의 접촉 저항 영향을 최소화할 수 있어 정확한 측정이 가능하다는 것입니다. 또한 비파괴적 측정이 가능하고 실험 설정이 간단하여 널리 사용되고 있습니다. 다만 시료의 두께, 표면 상태, 측정 위치 등에 따라 편차가 발생할 수 있으므로 이를 고려한 실험 설계가 필요합니다.
    • 2. 스핀 코팅을 통한 유기 박막 제작
      스핀 코팅은 유기 반도체 재료를 이용하여 균일한 박막을 제작하는 대표적인 방법입니다. 이 방법은 시료 표면에 용액을 떨어뜨리고 고속으로 회전시켜 원심력에 의해 용액이 퍼져나가면서 박막이 형성되는 원리입니다. 스핀 코팅의 장점은 간단한 실험 설정, 균일한 박막 두께 제어, 대면적 적용 가능성 등입니다. 하지만 용액의 점도, 회전 속도, 가속도 등 다양한 공정 변수에 따라 박막 특성이 크게 달라질 수 있어 최적화된 공정 조건 설정이 중요합니다. 또한 유기 재료의 특성상 대기 중 안정성이 낮아 박막 제작 및 측정 환경 제어가 필요합니다.
    • 3. 유기 박막과 무기 박막의 광학적 특성 차이
      유기 박막과 무기 박막은 광학적 특성에서 많은 차이를 보입니다. 유기 박막은 공액 구조를 가진 탄소 화합물로 구성되어 있어 좁은 밴드갭과 강한 광흡수 특성을 나타냅니다. 반면 무기 박막은 규소, 게르마늄, 화합물 반도체 등 무기 물질로 이루어져 있어 상대적으로 넓은 밴드갭과 약한 광흡수 특성을 보입니다. 또한 유기 박막은 분자 간 약한 van der Waals 결합으로 인해 무기 박막에 비해 낮은 광학적 투과도와 높은 굴절률을 가집니다. 이러한 차이로 인해 유기 박막은 태양전지, 유기 발광 다이오드, 광센서 등 광전자 소자 분야에 주로 활용되며, 무기 박막은 광학 필터, 반도체 소자 등에 주로 사용됩니다.
    • 4. Four-point probe 방법 적용 조건
      Four-point probe 방법을 이용한 전기전도도 측정에는 다음과 같은 주요 적용 조건이 있습니다. 첫째, 시료의 두께가 균일해야 합니다. 두께 변화가 크면 전류 흐름이 왜곡되어 정확한 측정이 어렵습니다. 둘째, 시료 표면이 평탄해야 합니다. 표면 거칠기가 크면 프로브와의 접촉 상태가 불균일해져 오차가 발생할 수 있습니다. 셋째, 시료의 크기가 프로브 간격에 비해 충분히 커야 합니다. 그렇지 않으면 시료 가장자리 효과로 인해 정확한 측정이 어려워집니다. 넷째, 프로브와 시료 간 접촉 저항이 낮아야 합니다. 접촉 저항이 크면 전압 강하 측정에 오차가 발생할 수 있습니다. 이러한 조건들을 만족시키기 위해 시료 준비와 측정 환경 제어가 중요합니다.
    • 5. 무기 박막과 유기 박막의 전기전도도 측정 실험 조건 차이
      무기 박막과 유기 박막은 전기전도도 측정 실험 조건에서 다음과 같은 차이가 있습니다. 첫째, 무기 박막은 일반적으로 높은 전기전도도를 가지므로 전류 인가 조건이 유기 박막에 비해 높습니다. 둘째, 유기 박막은 대기 중 안정성이 낮아 진공 또는 불활성 분위기에서 측정이 필요합니다. 반면 무기 박막은 대기 중에서도 안정적으로 측정할 수 있습니다. 셋째, 유기 박막은 표면 거칠기가 크고 균일성이 낮아 프로브와의 접촉 상태 제어가 중요합니다. 넷째, 유기 박막은 열에 약해 측정 시 발열에 주의해야 합니다. 이에 비해 무기 박막은 열적 안정성이 높습니다. 이러한 차이로 인해 유기 박막 측정에는 더 엄격한 실험 조건 제어가 필요합니다.
  • 자료후기

      Ai 리뷰
      Four-point probe법을 이용한 유/무기 박막의 전기전도도 측정 실험 결과와 고찰을 통해 무기 박막과 유기 박막의 전기적 특성 차이를 이해하고, 스핀 코팅 공정에 따른 유기 박막의 두께와 전기전도도의 관계를 분석하였다.
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