실리카라이트-1 나노채널에 구속된 헤미시아닌 염료분자 이광자 흡수 형광 연구와 용액공정 기반의 Sb이 도핑된 SnO2 및 (200)면으로 정렬된 PbSe 박막형성 연구

Abstract

1부. 헤미시아닌 분자를 나노사이즈의 실리카라이트-1 제올라이트 내부에 가두는 방법을 통해 강한 단일광자, 이광자 형광을 보이는 유무기 복합체를 합성하였다. 용매 내에서 자유롭게 돌아다니는 헤미시아닌 분자와 실리카라이트-1의 나노채널에 구속된 헤미시아닌 분자는 단일광자, 이광자 흡수에서는 동일한 값을 보였지만, 형광의 경우에는 구속된 헤미시아닌 분자가 용액 내의 분자에 비해, 단일광자 형광에서는 5배, 이광자 형광에서는 3.3배 증가하는 모습을 보였다. 형광에서 나타나는 이러한 대조적인 양상은 헤미시아닌을 실리카라이트-1의 나노채널에 가둠으로써 얻어지는 결과로, 이후 단일광자, 이광자 형광물질의 개발과 광학물질로서의 제올라이트 연구에 적용될 수 있을 것으로 보인다.

2부. 용액열 합성을 통해 다양한 도핑 정도의 안티몬 도핑 주석 산화물(Antimony doped tin oxide: ATO) 나노입자를 준비하였다. ATO 박막은 준비된 ATO 나노입자 분산액을 유리 기판 위에 spin-coating 하여 형성하였다. 생성된 박막에 대한 안티몬 도핑 정도(x mol% Sb)와 열처리 온도의 영향은 제벡계수와 전기전도도의 측정을 통해 확인되었다. 최적화된 조건은 2 mol% Sb, 열처리 온도 500℃로, 64.43 μW/mK2의 power factor를 보였다.

3부. 용액 공정을 통해 완벽하게 (200) 면으로 정렬된 PbSe를 합성하고, 유리 기판, 투명한 전도성 유리 기판, 플라스틱 기판 등 다양한 조건의 기판 위에 그 박막을 형성하였다. PbSe의 orientation에 영향을 줄 수 있는 요소로서 acetate 음이온의 영향, 결정화 온도, 화학적 조성이 고려되었으며, 그 결과는 X-선 회절 패턴과 pole-figure polar distance를 통해 확인되었다. 이 외에도 PbSe의 orientation이 전기전도도, 제벡계수와 같은 열전 성질에 주는 영향에 대해서도 탐구하였다.

Part 1. We report strong one- and two-photon florescence of hemicyanine dye encapsulated in nanosized silicalite-1 zeolite. The free hemicyanine molecules in solvent and encapsulated hemicyanine molecules in nanochannels of silicalite-1 showed almost identical one- and two-photon absorption coefficient. However, hemicyanine dye confined in silicalite-1 demonstrated higher fluorescence quantum yield than those of hemicyanine dye dissolved freely in solvent. (5- and 3.3-fold from one- and two-photon absorption, respectively) This enhancement of fluorescence is attributed to the isolation and confinement of hemicyanine into silicalite-1 nanochannels.

Part 2. We prepared antimony doped tin oxide (ATO) nanoparticles with various doping amounts by solvothermal synthesis. ATO thin films were deposited on glass substrate by spin-coating technique. The effects of doping amount and annealing temperature on thermoelectrical properties of ATO were investigated by measurement of Seebeck coefficients and electrical conductivities. ATO thin films showed power factor of 64.43 μW/mK2 at the optimized condition (2 mol% Sb, annealing temperature = 500℃).

Part 3. In this study, we fabricated perfectly (200)-oriented lead selenide (PbSe) films on various substrates, such as glass, transparent conducting glass, and polyethylene terephthalate (PET) substrate by simple solution process. Herein, we investigated the effect of orientation parameters, including crystallization temperature, chemical composition of PbSe precursor solution and acetate anion effect. The results of X-ray diffraction analysis confirmed the formation of perfectly (200)-oriented PbSe thin films.