[공학]이온교환을 통한 반도체 양자점 합성

소개글

반도체를 합성하는 방법 중에 하나로 이온교환을 이용하여 반도체 양자점을 합성을 소개하는 논문입니다.
이온교환방법을 이용할 수 있었던 것은 제올라이트의 세공구조에 의해 양이온 교환 성질이 이루어져서 할 수 있었던 것입니다.
이 논문에서는 먼저 제올라이트와 반도체 양자점 합성의 이론을 토대로 두 편의 논문을 review한 것입니다.
제올라이트 종류에 따른 광학적 특성 평가 및 반도체 양자점 합성에 의한 특성 평가를 결론으로 도출하였습니다.

목차

1. 서론
2. 본론
2-1) 제올라이트와 반도체의 양자점 합성
1) 제올라이트의 구조 및 특성
2) 반도체 양자점 합성 및 특성
2-2) 논문 review
[논문1] Growth and characterization of ZnS and ZnCdS nanoclusters in mordenite host
1) 실험목적
2) 실험
3) 결과 및 토론
4) 결론
[논문2] Formation of semiconductor clusters in zeolites
1) 실험 목적
2) 실험
3) 결과 및 토론
4) 결론
3. 결론
4. 참고문헌

본문내용

반도체 나노결정이 구의 형태를 띠는 0차원의 경우를 양자점이라 한다. 화학적인 방법을 통해 합성된 양자점은 개별 입자 하나하나의 크기와 성질을 조절할 수 있기 때문에 반도체 나노결정의 물리화학적인 특성을 연구하는데 매우 좋다.
대부분 연구한 반도체 나노결정은 상대적으로 합성이 쉬운 Ⅱ-Ⅵ족 화합물이다. 대표적인 화합물로는 CdS와 ZnS로 이번 논문에서도 소개될 것이다.
제올라이트는 반도체 결정이 성장하는 3차원의 슈퍼격자와 유사한 void channel system이라는 구조를 가지고 있기 때문에 여러 면에서 유용하게 사용되고 있다.
제올라이트의 구조는 나노미세기공을 포함 하는 것으로 이것에 의해 양이온들이 쉽게 이온교환이 발생하는 것이다.
이제 반도체 양자점 합성과 제올라이트의 대해 자세히 알아보고 두 개의 실험을 토대로 특성을 알아볼 것이다.
첫 번째는 mordenite 제올라이트 내에서 Cd와 Zn의 이온교환에 의해 얻어진 ZnS와 ZnCdS 나노결정의 성장을 알아보고 두 성장의 특성과 차이점을 알아 볼 것이다.
두 번째는 천연 제올라이트 두 종류 mordenite, clinoptilolite에서 만들어진 ZnS와 CdS 결정의 생성과 특성에 대해서 알아볼 것이다.
제올라이트 내에서의 반도체 결정에 합성에 있어서는 제올라이트 특이한 구조, 즉 미세기공에 의한 양이온교환성질에 의해 합성되었다. 이 때 사용된 제올라이트에 따라 나노결정의 합성과 특성에 조금씩 차이가 있었다. 이것은 제올라이트 각각의 고유의 성질에 의한 것이다.
반도체 나노결정 합성에 있어 이온교환 방법을 이용하였는데 이 때 이온교환방법으로 인해 제올라이트 채널 내에 다 채우지 못하고 무질서하게 존재하게 됨을 알 수 있었다. 또한 넓은 여기자 흡수 피크와 넓은 발광 스펙트라에 영향으로 인해 부분적인 정공과 결함들이 결정의 크기를 분산시켜 이질화 하는 것을 알 수 있었다.
다음은 ZnS와 ZnCdS의 나노결정 성장에 대해 두 용매 Cd와 Zn의 농도비를 달리하여 실험을 하였다. 이 때 ZnCdS에서는 Cd의 농도는 감소할수록 상대적으로 Zn의 농도는 증가할수록 흡수 스텍트라의 가장자리에서 blue shift가 일어남을 알 수 있었다. 이러한 성질을 이용하여 Cd의 농도의 조절에 의한 다양한 분야에서 응용하고 있다.

참고 자료

[한국과학기술정보연구원] “제올라이트 내 나노크기의 반도체”
[논문] 리빙 중합 및 고분자 나노구조 제어
[과학기술부] “Ⅱ-Ⅵ 화합물 반도체 양자점 합성과 광학적 특성”
http://imb.kangwon.ac.kr/im_data/new.htm
[산업광물은행] “제올라이트”
http://cpmd.chonnam.ac.kr/cpmd/backoffice/file/10744400-nano.doc
[논문] 나노세공 분자체의 합성과 응용
“반도체 나노물질의 합성 및 물성 연구”
http://www.cheric.org/PDF/NICE/NI23/NI23-2-0144.pdf
“반도체 나노결정입자” 주진, 현택환
서울대학교 화학생물공학부