졸겔법을 이용한 ZnO용액제조

소개글

졸겔법을 이용한 ZnO용액제조에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적

2.실험 이론
1)졸-겔법의 분류
2)졸의 제조
3)졸의 건조
4)Spin Coting법

3. 실험장치 및 방법

4.실험결과
1) 졸-겔법을 설명하고 반응과정에 대하여 서술하시오.
2) 액상법을 이용한 코팅박막제조기술에 대해 조사한다.
3) Spin coating법에 의해 코팅되는 발광재료에 대해 조사한다.

5.토의

6.결론

7.참고문헌

본문내용

날려 보내고 최종적으로 비정질상의 무기질박막을 만드는 조작이다. 소결(열처리 공정)로 건조조작에 의해 제조된 비정질상의 무기박막을 높은 온도에서 결정화 시키는 조작으로 이를 통해 계면을 활성 시킨다. 실험과정을 보면 상온에서 MEA
0.01mol(분자량이 61.08이므로 ), Zinc acetate dihydrate 0.01mol(분자량 219.5 이므로 )을 넣어 isopropanol 10ml를 만든다. 이용액을 50℃에서 한시간 동안 교반하여 가열한 후 spin coater을 이용하여 3000rpm에서 20초 동안 코팅한다.
코팅 후 열처리를 해야하는데 유기물을 제거하기 위하여 300℃에서 가열하여야하는데 300℃까지 올리는데 30분 300℃에서 1시간동안 가열하여 총
1시간30분을 가열한다. 가열 후 glass substrate를 5mm5mm 크기로 5개정도 자른다.
2) 액상법을 이용한 코팅박막제조기술에 대해 조사한다.
① 딥코팅 (Dip coating)
Dip coating은 기판에 박막을 입히는 간단한 방법으로 슬랩이나 실린더와 같은 형상이 유효하다. Dip coating은 장치가 간단하고 균일한 박막을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 같은 용액을 여러 번 사용할 수 있다. 그러나 용액이 주위의 영향을 많이 받기 때문에 재현성이 떨어지며 막의 두께를 조절하는데 재현성이 떨어지며 막의 두께를 조절하는데 많은 어려움을 가지고 있다. 침적시킨 후 기판을 빼냈을 때 과량의 용액은 원심력과 중력에 의해서 제거되며 막의 두께는 용액의 점도, 모세관압, 표면장력, 중력 등에 의해서 결정된다.
② 스핀코팅 (spin coating)
spin coating은 장치가 간단하고 막의 두께를 균일하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 용액의 점도, 기판의 회전속도를 조절함으로써 막의 두께를 조절할 수 있다. 또한 기공의 크기, 기공의 부피, 표면적과 같은 미세구조를 제어하기가 용이하기 때문에 널리 이용되고 있다.
③ 스프레이 코팅(spray coating)
모든 스프레이 코팅은 액적을 만들어 그것을 기판위에 분사한다는데 있다. 분무 액적을 만드는 방법은 압축 공기를 이용하거나 정전기적인 방법을 사용한다. 이때 분무 액적의 크기는 용액의 점도와 표면장력에 의해서 결정되며 정전기적인 방법을 사용한다. 따라서 모양과 밀도가 일정하고 코팅이 잘되려면 첫째, 제한된 조건하에서 용액의 점도를 낮추어서 분출되는 양을 증가시킨다. 둘째, 스프레이 폭을 조절하여 액체의 퍼짐 정도를 조절한다. 이때 가늘고 긴 모양의 팬을 사용하면 넓게 퍼진다. 셋째, 공기와 액체의 압력을 조절하여 분사하는 양을 조절한다.
용액을 가열하여 분무시키는 핫 스프레이는 용액이 가열하면 용액의 점도가 낮아지므로 용매의 양을 줄일 수 있다. 따라서 낮은 분무압을 사용하여도 용액을 분무시킬 수 있다. 또 핫 스프레이는 열교환의 작용으로 압축공기의 도움없이도 분산되고 증발한다.
기능
예
용도
조성
화학적
기계적
보호기능
유리, 금속,
반도체의 보호막
알칼리의 확산방지,
침식방지,
펙시베이션의 강도의 증대
SiO
ZnO
GeO-SiO
SiO
광학기능
착색, 광흡수막
간섭막
반사막
반사 방지막
착색, 광흡수막
유리의 착색
열선차단
핵융합레이져
광학계의 반사방지
TiO-SiO
SiO-RO
(R=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Ni,Co,Cu)
FeO,CrO,CoO
TiO
InO-SnO
NaO-BO-SiO
(처리전)
전자기능
강유전체막
초전도체막
전자전도체막
이온전도체막
일렉트로크로미즘막
자석막
capacitor
전극
대전방지
전지
표시
BaTiO,PbTiO,KTiO
YBaCuO
InO-SnO
CdO-SnO
VO
-알루미나
리튬실리케이트
WO
봉규산유리-FeO
촉매기능
광전기화학촉매막
촉매담지막
물분해에 의한
H 발생
TiO
AlO;Pt
TiO, SiO, AlO
3) Spin coating법에 의해 코팅되는 발광재료에 대해 조사한다.
5.토의
이번실험은 졸-겔법을 이용하여 ZnO용액을 제조하고 Spin coating법을 사용하여 발광 박막의 제조를 통하여 박막재료 제조공절 및 졸-겔법 이해를 돕는 것이다. 실험 후 glass substrate의 표면을 보면 대체로 균일하게 증착되어진 것을 볼 수 있다. 하지만 몇 군데에 약간 균열이 생긴 것을 볼 수 있다. 이유를 생각해보면 먼저 glass substrate의 오염을 들 수 있다. 메탄올과 증류수와 아세톤으로 깨끗이 닦아내었으나 확실하게 다 제거하지 못해서 박막에 영향을 주었다. 다음으로는 spin coater에 넣고 용액을 균일하게 뿌려야하는데 균일하게 뿌려지지 못하여 한곳에 집중되어 균일하게 증착되지 못하였다. 그리고 열처리공정으로 건조시킨 후 5mm5mm크기로 자를 때 유리가루나 이물질에 의해서 박막이 손상되었을 수 있다. 마지막으로 용액을 만들 때 50℃에서 1시간동안 유지하여야하나 온도가 50℃를 넘거나 50℃이하가 되는 등 제대로 온도를 맞춰주지 못해서 필요한 점도의 용액을 만들지 못하였다.
6.결론
spin coater를 사용하여 glass substrate에 증착시켜 표면을 관찰했다. 증착시키는 과정을 보면서 졸-겔법을 이해할 수 있게 되었다.
7.참고문헌
①졸-겔법을 이용한 오팔합성에 관한 연구/ 동산대 대학원 / 기세영 /
/ 2007 / p10(이론 초기, 졸-겔의 분류) p12(졸-겔의 분류와 제조),
19(졸-겔의 건조)
②졸-겔 스핀법에 의한 ITO박막의 광학적 구조적 전기적 특성 분석 /
/ 울산대 대학원 / 안진수 / 2003 / p4~7(스핀코팅법),p5(졸-겔 분류그림),
8(발광재료 조사)
③액상 화학공정을 이용한 메조포어 SiO 및 YBCO 필름의 제도와 응용에 관한 연구 /창원대 대학원 / 허순영 / 2005 / p9(졸-겔 process 그림)
④네이버 백과사전(시약)
⑤의료진단용 유전성 박막센서 개발,1차년도 / 과학기술처 / 과학기술처 / 1991년 / p 50~58 (액상법을 이용한 박막제조법)
⑥경북대학교 무기재료공학과 박막공학연구실 (겔화 과정)
(cera.knu.ac.kr/labs/cml/data/images/sol_gel.ppt )

키워드

졸겔법,   스핀코팅법,   spincoating,   액상법,   ZnO성질