나노 재료의 주요 합성방법(졸겔법,침전법,전기방전법,레이저증착법, 스파터링법, 기상합성법,화학기상 성장법)

소개

나노 재료의 주요 합성방법(졸겔법,침전법,전기방전법,레이저증착법, 스파터링법, 기상합성법,화학기상 성장법)

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목차

1. 레이저 증착법(Laser Vaporization Method)
2. 전기방전법(Arc-Discharge Method)
3. 스퍼터링법(Sputtering Method)
4. 기상합성법(Vapor Phase Growth)
5. 화학기상 성장법(CVD법)
5-1 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced CVD)
5-2 열화학 기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition)
5-2 유기 금속 화학 증착법
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)
6. 졸-겔 법 (Sol-Gel Method)
7. 침전법(Precipitation Method)

본문내용

1. 레이저 증착법(Laser Vaporization Method)

1995년 미국 Rice 대학의 Smalley 그룹은 레이저 증착법에 의해서 탄소나노튜브를 합성하였다. 그림 7은 Smalley 그룹에서 사용한 레이저 증착장치이다.1200 ℃의 오븐 안에 있는 흑연 target에 레이저를 주사하여 흑연을 기화시킨다. 이때 운반 가스로는 헬륨이나 아르곤 가스가 사용되고 오븐의 압력은 500torr 정도로 유지한다. Target에서 기화된 흑연은 차가운 collector에 흡착된다. 이와 같이 얻어진 응축 물질에는 MWCNT와 탄소나노입자가 혼합되어 있다. 그러나 순수한 흑연 target 대신에 Co, Ni. Fe 등이 혼합된 흑연을 target으로 사용하면 균일한 SWCNT를 얻을 수 있다. 그림 8은 레이저 증착법에 의해 합성된 탄소나노튜브의 TEM 사진을 보여준다. 이 그림에서 여러 개의 SWCNT가 다발 모양으로 서로 뭉쳐있는 것을 볼 수 있다. 레이저 증착법은 결정성이 가장 우수한 탄소나노튜브를 제공할 수 있다.
2. 전기방전법(Arc-Discharge Method)

이 방법은 탄소나노튜브를 합성할 때 초기에 사용한 법이다. 두 개의 전극으로는 흑연 막대를 사용하였다. 두 전극 사이에서 방전이 일어나면 양극으로 사용된 흑연 막대에서 떨어져 나온 탄소 cluster들이 낮은 온도로 유지되고 있는 음극 흑연 막대에 응축된
다. 이렇게 음극에서 응축된 흑연은 탄소나노튜브와 탄소 나노입자들을 포함하고 있다. 초기에 이 방법으로 합성된 탄소나노튜브의 양이 매우 적었으나 나중에 Ebbesen과 Ajayan이 공정을 선시켜서 합성되는 탄소나노튜브의 양을 증가시켰다. 전형적인 전기방전 장치와 이 방전장치에서 합성된 탄소나노튜브 는그림 1과 그림 2와 같다. 이 장치에서 챔버는 진공펌프와 헬륨공급 장치에 연결되어 있다. 전극으로 사용되는 흑연 막대는 보통 99% 이상의 고순도의 재질을 사용한다. 양극 흑연 막대는 직경이 6∼10mm인 긴 막대이며, 음극 흑연 막대는 직경이 9 mm이며 길이는 양극 흑연 막대보다 짧다. 양질의 탄소나노튜브를 합성하기 위해서는 음극을 냉각시키는 것이 필수적으로 요구된다. 양극의 위치는 가변적이어서 전기방전이 일어나는 동안에 두 극 사이의 거리를 일정하게 유지시켜야 한다. 두 극 사이에는 일반적으로 직류 전원이 사용되는데, 20∼40 V의 전압 범위에서 전류는 50∼100 A 정도일 때 전기방전이 효과적으로 일어난다. 안정적인 방전이 일어나는 두 흑연막대 사이의 거리는 1∼2 mm 범위이다. 그리고 순수한 양극 흑연 막대에 Co, Ni. Fe, Y 등을 혼합해서
전기방전을 하면 SWCNT를 얻을 수 있다.

참고자료

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