1. Introduction(실험 목적)해당 실험은 고상 합성법(Solid-State Synthesis)를 통해 BaTiO3를 합성하고, X선 회절 분석(X-Ray Diffraction, XRD)를 통해 합성된 시료의 결정 구조를 분석하는 것을 목표로 한다. 2. Experimental Method2-1. 실험 재료Barium Carbonate(BaCO3), Titanium Dioxide(TiO2), Acetone(아세톤)● 습식 혼합 시 휘발성 유기 용매인 아세톤을 첨가하면 분말 입자들이 고르게 분산되어 균일한 혼합이 가능해지어 입자 크기가 줄어들며 반응성이 증가하고, 잔류물을 남기지 않으며 재료들과 반응하지 않기에 선택된 것으로 보인다. 2-2. 실험 도구전자 저울, 실험용 와이퍼, PVC 필름, 막자 및 막자사발, 스패츌러2-3. 실험 방법1) 막자, 막자 사발, 스패츌러를 장갑을 낀 채 와이퍼에 아세톤을 묻혀 세척한 후 잘 말린다. 2) 실험용 유산지를 저울 중앙에 올린 뒤, 영점을 맞춘 후 저울에 0이 표시되는 것을 확인한 후 실험을 진행한다. 3) BaCO3와 TiO2를 주어진 정량식에 맞게 각각 3.55g, 1.45g씩 정량한다. 이때, 다른 시약을 정량할 때는 다시 영점을 맞춘 뒤 진행한다. 4) 정량한 BaCO3와 TiO2를 막자사발에 넣은 후, 습식 혼합을 위해 아세톤을 시약에 닿지 않게 시약이 잠길 정도로 넣는다.5) 막자로 시약이 모두 마를 때까지 시약 1g당 약 10분 가량 한 방향으로 잘 섞어준다.6) 잘 섞인 시약을 PVC 필름을 이용해 도가니에 옮겨 담아준다.7) 도가니를 전기로에 넣어 소결시켜 BaTiO3를 합성한다. 8) 합성된 BaTiO3를 막자사발에 넣어 아세톤 없이 막자로 갈아 입자가 고르게 해준다.9) X선 회절 분석을 진행하여, 회절 패턴을 분석하여 상 및 결정 구조를 확인한다.
1. Objective of Experiment주어진 이원계 Al–Cu 합금의 미세조직을 관찰하고, 이를 바탕으로 합금의 조성을 추정한다. 광학현미경을 통해 상 분율을 분석하고, 레버 룰과 밀도 보정을 적용하여 조성을 역산해 보고, 비커스 경도 측정을 통해 얻은 경도 값으로 조성과 기계적 성질 간의 상관 관계를 함께 고찰한다.2. Experimental Equipment2-1. Grinder Polisher MachineAl–Cu 합금 시편의 표면을 평탄하고 깨끗하게 만들기 위한 장비로, 사포를 기계의 회전 디스크에 부착하여 사용하였다. 물의 양과 회전 속도를 조절하며 표면을 단계적으로 연마하고, 이를 통해 미세조직 관찰 및 경도 측정에 적합한 표면을 확보할 수 있다.2-2. Sand Paper(800C, 1500C, 2000C)표면 연마에 사용되는 소모성 연마재로, 숫자가 높을수록 입자가 곱고 마모력이 약하다.거친 사포(800C)부터 점점 고운 사포(2000C)로 순차 연마함으로써, 시편의 스크래치를 제거하고 균일한 평면을 얻는다. Grinder Polisher Machine의 틀에 알맞게 원 형태로 잘라서 사용하였다.2-3. 광학 현미경폴리싱이 완료된 Al–Cu 합금 시편의 표면 미세조직을 관찰하기 위해 사용한다. 저배율로 시편의 초점을 맞춘 뒤, 배율을 점차 높이며 조직의 형태와 폴리싱 상태를 정밀하게 확인한다. 본 실험에서는 상 분포, 층상 공정조직, 스크래치 여부 등을 시각적으로 분석하는 데에 사용하였다.2-4. Vickers Hardness Tester샘플의 경도를 정량적으로 측정하는 장비로, 정사각형 단면을 가지는 136° 피라미드형 다이아몬드 인덴터를 시편에 눌러 자국을 남긴다. 이 자국의 대각선 길이를 측정하여 경도를 계산한다. 본 실험에서는 폴리싱된 시편의 경도와 조성 간의 상관관계를 분석하는데 활용하였다.
(a) 유전체(Dielectrics와 강유전체(Ferroelectric)유전체(Dielectrics)는 전기장 내에서 극성을 띠는 절연체이다. 유전체는 자유전자가 없거나 매우 적어 전하가 통과하진 않지만 유전체 분극(dielectric polarization) 현상 덕에 극성을 띠어, 그 유전체가 갖는 고유한 유전율(permittivity)에 따른 유전 상수(dielectric constant)만큼 전기장의 전위차를 감소시킨다. 유전체는 그 감소한 전위차에 해당하는 에너지를 내부에 저장, 즉 전하를 담을 수 있다. 강유전체(Ferroelectrics)는 유전체의 일종으로, 일반적인 유전체와 달리 외부 전압이 가해지지 않아도 자발적으로 내부에 분극(polarization)이 발생하여 전기적인 극성을 띠는 특징을 갖는다. 이는 결정 구조의 왜곡(crystal lattice distortion) 때문에 발생하는데, 강유전체 내부에는 전기적인 불균형이 존재하여 전하의 중심이 미세하게 이동하면서 분극이 형성된다. 이때 외부에서 특정 방향으로 전압을 가하면 결정 구조 내의 변형의 방향이 바뀌고, 이에 따라 분극 방향 또한 함께 변화한다. 또한, 강유전체는 강자성체와 유사한 히스테리시스(hysteresis) 특성을 지니어 전계를 제거한 후에도 내부에 일정한 잔류 분극(spontaneous polarization)이 유지된다. 이번 실험에서 사용한 BaTiO3가 대표적인 강유전체에 해당한다.
홍차로 천을 염색한 결과, 매염제가 없는 경우(A), 알루미늄 매염 제를 사용한 경우(B), 철 매염제를 사용한 경우(C) 위와 같은 결과 가 나왔다. 매염제가 없는 경우, 즉 홍차로만 염색을 한 경우 옅은 노 란색을 띠었으며 이에 알루미늄 매염제가 첨가되었을 때 그 색이 매 우 진해지어 갈색에 가까운 짙은 붉은색을 띠었다. 마지막으로 철 매 염제를 사용하였을 때에는 검은색을 띠는 것을 관찰할 수 있었다.위 실험의 세 경우의 결과물인 각각의 천에 왼쪽 위 모서리에는 염 기성 용액인 CH3COOH, 오른쪽 아래 모서리에는 산성 용액인 NaHCO3를 첨가하였을 때 색의 변화가 나타나는지 실험한 결과이다.
실험 목적화학적 반응을 통해 합성된 Ru[(bpy)3](BF4)2를 사용해 제작한 OLED 용액으로 기판을 제작해 관찰하여 보고, 특정한 파장의 빛이 발생하는 원리와 전자와 정공의 재결합, 전하들의 주입, 이동, 결합 및 발광의 과정을 화학적 관점으로 이해하여 본다.실험 이론* OLED(Organic light emitting diode)유기 발광 다이오드, 또는 OLED(Organic light emitting diode)는 빛을 내는 층이 전류에 반응하여 빛을 발산하는 유기 화합물의 두께가 μm 이하인 얇은 필름으로 이루어진 박막 발광 다이오드(LED)이다. 기존 LED와 다르게 유기 물질(탄소)가 포함된 빛 발산 층의 형광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 반딧불이의 발광과 같은 원리로 빛을 내는 OLED 는 국제 표준 용어로 확정되기 전 일본식 표기인 ‘유기 EL(Organic Electro Luminescence)’이라고도 불렸다.* OLED의 발광 원리유기 EL란 ‘유리나 플라스틱 등 위에 유기물을 도포하여 그것에 전기를 통하게 하면 유기물이 발광한다’라는 의미이다. 일반적인 유기물은 절연체로 인식되지만, 특정한 종류의 유기물은 적절히 이용 시 전기가 흘렀을 때 빛을 내게 된다.OLED의 구조는 nm 단위 두께의, 굉장히 얇은 유기물로 이루어져 있으며, 효율성을 위해 여러 다층(multi layer) 구조로 되어 있다.1) Cathode(-) 전자를 주입하는 역할과 반사층 역할을 하며, 전자수송층으로 전자를 잘 주입하기 위해 Ca, Al:Li, Ma:Ag 등의 금속을 사용한다.2) 전자주입층(Electron Injection Layer) Cathode에서 생성된 전자를 주입해주는 층이다. 3) 전자수송층(Electron Transfer Layer) 전자주입층에서 주입된 전자를 발광층으로 전송하기 위한 층이다.