RF 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용한 3차원 바나듐 옥사이드 나노구조물의 성장 (Growth of Three-Dimensional Vanadium Oxide Nanostructures using the RF Magnetron Sputtering System)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 9호 / 1 ~ 7페이지
· 저자명 : 이민규, 김기출

초록

바나듐 옥사이드는 저렴한 가격과 높은 이론적 전기용량 및 독특한 특성으로 인하여 고성능 리튬이온전지의 양극소재, 고감도 가스센서 감지물질 및 68 ℃에서 가역적인 금속-절연체 상전이 특성을 갖는 써모크로믹 소재로서 스마트 윈도우 물질로 많은 주목을 받아왔다. 나노구조의 물질은 높은 유효표면적을 갖기 때문에 고성능 리튬이온전지 및 고감도 가스센서에 적용되어왔다. 본 연구에서는 RF 마그네트론 스퍼터링 공정에서 산소가스 분압에 따른 오산화 바나듐 나노구조물의 표면형상 변화를 조사하였다. 바나듐 옥사이드 나노구조물은 200 ℃에서 1시간 동안 200 watt로 다양한 산소가스 분압하에서 Si 기판(Si\SiO2(300 nm)) 위에 증착되었다. 바나듐 옥사이드 나노구조물의 표면형상을 전계방출형 주사전자현미경으로 분석하였고, 결정학적 특성을 X선 회절법(XRD) 및 Raman 분광학으로 분석하였다. 연구결과, 증착된 모든 바나듐 옥사이드 나노구조물은 α-V2O5 상을 가지고 있었다. 또한 산소가스 분압이 감소할수록 수직으로 정렬된 나노구조물의 밀도는 증가하였다. 높은 표면적 특성을 갖는 3D α-V2O5 나노구조물은 고성능 리튬이온전지 및 가스센서 제작에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

영어초록

Vanadium oxides have received much attention as advanced cathode materials for lithium-ion batteries (LIBs), highly sensitive gas-sensing materials, and thermochromic materials for smart windows with a reversible metal-insulator phase transition at 68℃. This is due to their low price, high theoretical capacity, and noble properties. Nanostructured materials have been applied to advanced LIBs and highly sensitive gas sensors due to their large effective surface area. In this study, the morphology change of vanadium pentoxide nanostructures was investigated according to the partial pressure of oxygen gas in an RF magnetron sputtering process. Vanadium oxide nanostructures were sputtered on Si substrate(Si\SiO2(300 nm)) at 200℃ for 1 hour at 200 watt, under various partial pressures of oxygen gas. The surface morphology of vanadium oxide nanostructures was analyzed by a field emission scanning electron microscope(FE-SEM). The crystallographic properties of the vanadium oxide nanostructures were characterized by X-ray diffraction(XRD) and Raman spectroscopy. The sputtered vanadium oxide nanostructures exhibit α-V2O5 phase for all sputtering conditions. As the partial pressure of oxygen gas decreased, the density of vertically aligned nanostructures was increased. The 3D α-V2O5 nanostructures with high surface area are expected to be applied to the fabrication of advanced LIBs and gas sensors.

참고자료

· 없음