전자빔 조사가 나노재료에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 전자빔 조사가 나노재료에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 제1장에서는 실험에 사용된 대표적인 나노물질인 그래핀과 산화그래핀, 그리고 나노와이어에 대한 특성과 합성법에 대하여 알아 보았다. 제2장에서는 전자빔 조사에 의한 RGO의 센서 특성 변화를 연구하기 위하여 화학적 방법으로 RGO를 합성하고, XRD, Raman, XPS, 가스센서등 분석을 하였다. 분석 결과 전자빔 조사에 의하여 oxygen functional group과 탄소 표면 결함이 유기되고 이가 NO2 가스분자의 흡착을 조장하고 탈착을 저해하여 sensitivity가 증가하였다. dose의 증가에 의하여는 분석 결과 oxygen functional group보다는 탄소 표면 결함이 더 큰 역할을 하는 것으로 나타나서 dose 의 증가에 따라 관련 메카니즘의 변경이 있는 것으로 생각되었다. 제 3장에서는 전자빔 조사에 의한 산화 그래핀의 특성 변화를 연구하기 위하여 화학적 방법으로 산화 그래핀를 합성하고, XRD, SEM, TEM, Raman, XPS, 가스센서등 분석을 하였다. 분석 결과 고에너지 전자빔 (500 kGy) 조사를 이용하여 n-type 거동을 나타내는 산화 그래핀을 p-type 거동으로 바꾸는데 성공하였으며, 이는 산화 그래핀의 가스센서 특성을 분석하여 전자빔 조사후 n-type 거동이 p-type 거동으로 변하는 것을 통해 확인 할 수 있었다. 전자빔의 조사는 산화 그래핀 표면의 결함을 유도하여 정공을 생성하였으며, 이는 산화 그래핀이 p-type 거동을 나타내는데 결정적인 역할을 하였다. 제 4장에서는 VLS 성장 방법으로 자란 n-type 나노선의 p-type 거동 예측 이론을 실현했다. n-type에서 p-type으로의 전이는 어떠한 화학적 도핑없이, 고 에너지의 전자빔을 조사함으로 발생하였다. 50kGy 와 150kGy의 doses로 조사된 나노선 샘플은NO2 센서 특성에서 각각 n-type과 p-type의 거동을 보였다. 이는 고에너지 전자빔 (150 kGy) 조사를 이용하여 n-type 거동을 나타내는 SnO2 나노선을 p-type 거동으로 바꾸는데 성공했음을 의미한다. 이 연구는 전자빔 조사를 통해 양극성 전도 메커니즘을 보여주는 것 뿐만 아니라 SnO2 기반의 모든 전기적, 전기화학적 소자 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.