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Part 1. Zeolite Y 박막 형성, Part 2. Indium Tin Oxide 결정 합성, Part 3. Silica-Polymer 복합 박막 형성 및 특성 연구

Part 1. Synthesis of Zeolite Y film, Part 2. Synthesis of Indium Tin Oxide crystal, Part 3. Synthesis of Silica-Polymer composite film and research of their property

초록/요약

Part 1. Zeolite Y 박막 형성 반도체 나노 입자들은 aggregation 되어 있지 않고 separation 되어 있을 때에 더욱 향상된 3차 비선형 값을 보인다. 특히나 Zeolite 와 같은 규칙적인 모양과 크기의 세공을 가지는 결정을 지지체로 이용하여 결정 속에 반도체 나노 입자를 내포시킬 경우 더욱 안정적으로 separation 되기에 또한 향상된 3차 비선형 값을 얻을 수 있다. 촉매, 분리막 등으로 응용될 수 있는 Zeolite Y의 박막을 형성하여 반도체 나노 입자를 내포시켜 optical switch 로 응용 가능하다. Continuous 박막을 형성해 줄 경우 보다 patterned 박막을 형성해 줄 경우 내포될 입자들이 접근할 수 있는 표면이 넓어지기에 더욱 효율적으로 이용될 수 있다고 생각하며 patterned Zeolite Y 박막을 형성하는 실험을 하였다. Part 2. Indium Tin Oxide 결정 합성 ITO (Indium Tin Oxide)는 전형적으로 90% In2O3 와 10% SnO2 의 solid solution 으로 전기적 전도성과 광학적으로 투명한 특징을 가지고 있어 많은 관심을 받고 있는 금속산화물질이다. 이러한 ITO는 투명 전도성 박막 형성이 가능하기에 display, panel, diode, solar cell 등에 응용 가능하다. 이러한 ITO 결정은 현재 최고 ~100nm 정도의 크기를 가진다. 균일한 모양과 일정 크기 이상이 되면 2차원 및 3차원으로 정렬가능하기에 더욱 다양한 디바이스에 효과적으로 응용될 수 있을 것이라 예상되며 다양한 ITO 합성 방법 중에서도 간단한 seed-mediated synthesis method 를 이용해 실험해 보았다. Part 3. Silica–Polymer 복합 박막 형성 및 특성 연구 실리카 볼 (SiO2)을 패턴 된 실리콘 웨이퍼를 주형으로 하여 본 뜬 positive patterned PDMS (polydimethylsiloxane) 를 기질로 하여 rubbing method로 monolayer를 형성하였다. 이렇게 2차원으로 정렬된 결정 위에 Surlyn, PS (polystyrene), Nafion, PMA(poly(methyl acrylate)) 를 이용하여 얇은 Silica-Polymer복합 박막을 형성해 볼 수 있었으며 종류에 따른 두께 차이를 확연히 볼 수 있었다. 이러한 복합 박막은 비록 결정을 다층으로 정렬시키지 않았음에도 particle들이 아주 정렬이 잘 되었을 경우 나타나는 광학적 diffraction에 의한 photonic crystal 현상과 같이 빛의 각도에 따라 색이 변화하는 것을 관찰할 수 있었고 이것은 아주 간단한 방법으로 나아가서는 선택적인 filter 나 광학 device 등에 응용될 가능성을 가짐을 알 수 있었다. 또한 아주 얇은 polymer 지지체를 사용하여 아주 얇은 두께의 particle 막을 형성해 응용할 수도 있을 것이라 보인다.

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초록/요약

Part 1. Synthesis of Zeolite Y film It was known that nano-size semiconductor particles show improved third order non-linear optical property when they are in monodisperse form. Some materials such as zeolite which has regularly shape and size pores. So if they include semiconductor nano particles in the pores, they can support nano particles stable because they can exist separately. Zeolite Y film is used as catalyst and separate membrane, also they can be applied as optical switch if they include semiconductor nano particles. Patterned zeolite Y film may include larger amount of semiconductor nano particles than continuous film because patterned film have large surface area which enhance ions approach. So, it can improve device quality higher than current stage. Therefore, I did experiment that is synthesis of patterned zeolite Yfilm. Part 2. Synthesis of Indium Tin Oxide crystal ITO (Indium Tin Oxide) is an important transparent conducting oxide material. It is a solid solution composed by 9 to 1 molar ratio of In2O3 and SnO2. It is widely applied as displays, panel, diode, solar cells because it has an electrical conductivity and transparent nature, also it is easily to make thin film. But nowadays, many people interested in making ITO particles more than ITO thin films. Until now, maximum size of ITO particles is around 100nm. If we make larger size and more regular shape of ITO particles, we can arrange particles exactly what we want to make, and it will be easy to arrange to 2-D and 3-D. As a result we can control many kinds of devices. So I tried to make ITO particles by use seed-mediated synthesis method. Part 3. Synthesis of Silica–Polymer composite film and research of their property SiO2 monolayer was made on positive patterned PDMS (polydimethylsiloxane), used silicon wafer pattern as mold, by using rubbing method. After that polymer such as surlyn, PS (polystyrene), nafion, PMA(poly(methyl acrylate)) was poured on the 2-D arranged SiO2 to form silica-polymer composite film. The thickness of silica-polymer composite film depends on polymer. In this case the most important thing is that even though particles was not arranged as multilayer, it showed photonic crystal phenomenon which just obtain for multi-layer well arranged particle’s property by optical diffraction. And also they showed the color change by changing of light direction. From such properties, if we improve experimental results, it can be applied as selectivity filters and optical devices by really simple method. Also, it can be applied when we want to make ultra-thin particle film by using thin polymer support.

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목차

Part 1. Zeolite Y 박막 형성 = 10
1.1. 서론 = 10
1.2. 실험 = 14
1.3. 결과 및 토의 = 18
1.4. 결론 = 22
1.5. 참고문헌 = 23
Part 2. Indium Tin Oxide 결정 합성 = 24
2.1. 서론 = 24
2.2. 실험 = 26
2.3. 결과 및 토의 = 29
2.4. 결론 = 35
2.5. 참고문헌 = 35
Part 3. Silica-Polymer 복합 박막 형성 및 특성 연구 = 37
3.1. 서론 = 37
3.2. 실험 = 39
3.3. 결과 및 토의 = 44
3.4. 결론 = 51
3.5. 참고문헌 = 52

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