Tin (IV) dioxide ($SnO_2$) has attracted much attention due to its potential scientific significance and technological applications. $SnO_2$ nanoparticles were prepared under low temperature and pressure conditions via precipitation from a 0.1 M $SnCl_4{\cdot}5H_2O$ solution by slowly adding $NH_4OH$ while rapidly stirring the solution. $SnO_2$ nanoparticles were obtained from the reaction in the temperature range from 130 to $250^{\circ}C$ during 6 h. The microstructure and phase of the synthesized tin oxide particles were studied using XRD and TEM analyses. The average crystalline sizes of the synthesized $SnO_2$ particles were from 5 to 20 nm and they had a narrow distribution. The average crystalline size of the synthesized particles increased as the reaction temperature increased. The crystalline size of the synthesized tin oxide particles decreased with increases in the pH value. The X-ray analysis showed that the synthesized particles were crystalline, and the SAED patterns also indicate that the synthesized $SnO_2$ nanoparticles were crystalline. Furthermore, the morphology of the synthesized $SnO_2$ nanoparticles was as a function of the reaction temperature. The effects of the synthesis parameters, such as the pH condition and reaction temperature, are also discussed.
여러 application에 적용하기 위하여 p-type SnO 박막과 전극 간의 접촉 저항을 분석이 필요하였다. 이를 Transmission Line Method(TLM) 패턴 소자를 제작한 후 전기적 특성을 분석함으로써 알 수 있었다. $Si/SiO_2$ 기판에 Reactive Magnetron Sputtering법을 이용하여 c축 우선 배향된 SnO를 100nm 증착하고 photolithography 공정을 통해 전극을 패턴화하여 100nm 두께로 증착하였다. 전극 간 거리는 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, $1024{\mu}m$로 각각 2배씩 증가하는 패턴이고 폭 W는 $300{\mu}m$ 이다. p-type SnO 의 경우, work function이 4.8eV이기 때문에 전극과 ohmic contact이 되기 위해서는 4.8eV보다 높은 work function 값을 가지는 전극이 필요하였다. 이 조건과 맞는 후보로 Ni(5.15eV), ITO(5.3eV)를 설정한 후 소자를 제작하였다. 제작된 소자는 열처리 하지 않은 소자와 Rapid Thermal Annealing(RTA) 장비에서 $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$에서 각각 1분씩 열처리한 소자의 특성을 분석하였다. 열처리 하지 않은 소자의 경우 Ni 전극의 specific contact resistance는 $3.42E-2{\Omega}$의 값을 나타내었고, ITO의 경우 $3.62E-2{\Omega}$값을 나타내었다.
${Co_3}{O_4}$ and ${Co_3}{O_4}$-based thick films with additives such as ${Co_3}{O_4}-{Fe_2}{O_3}$(5 wt.%), ${Co_3}{O_4}-{SnO_2}$ (5 wt.%), ${Co_3}{O_4}-{WO_3}$(5 wt.%) and ${Co_3}{O_4}$-ZnO(5 wt.%) were fabricated by screen printing method on alumina substrates. Their structural properties were examined by XRD and SEM. The sensitivities to iso-${C_4}H_{10}$, $CH_4$, CO, $NH_3$ and NO gases were investigated with the thick films heat treated at $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ and $600^{\circ}C$. From the gas sensing properties of the films, the films showed p-type semiconductor behaviors. ${Co_3}{O_4}-{SnO_2}$(5 wt.%) thick film heat treated at $600^{\circ}C$ showed higher sensitivity to i-${C_4}H_{10}$ and CO gases than other thick-films. ${Co_3}{O_4}-{SnO_2}$(5 wt.%) thick film heat treated at $600^{\circ}C$ showed the sensitivity of 170 % to 3000 ppm iso-${C_4}H_{10}$ gas and 100 % to 100 ppm CO gas at the working temperature of $250^{\circ}C$. The response time to i-${C_4}H_{10}$ and CO gases showed rise time of about 10 seconds and fall time of about $3{\sim}4$ minutes. The selectivity to i-${C_4}H_{10}$ and CO gases was enhanced in the ${Co_3}{O_4}-{SnO_2}$(5 wt.%) thick film.
We investigated the flux pinning properties of both 10 mol% Zr-and Sn-doped $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) films with the same thickness of ~350 nm for a comparative purpose. The films were prepared on the $SrTiO_3$ (STO) single crystal substrate by the metal-organic deposition (MOD) process. Compared with Sn-doped YBCO film, Zr-doped one exhibited a significant enhancement in the critical current density ($J_c$) and pinning force density ($F_p$). The anisotropic $J_{c,min}/J_{c,max}$ ratio in the field-angle dependence of $J_c$ at 77 K for 1 T was also improved from 0.23 for Sn-doped YBCO to 0.39 for Zr-doped YBCO. Thus, the highest magnetic $J_c$ values of 9.0 and $2.9MA/cm^2$ with the maximum $F_p$ ($F_{p,max}$) values of 19 and $5GN/m^3$ at 65 and 77 K for H // c, respectively, could be achieved from Zr-doped YBCO film. The stronger pinning effect in Zr-doped YBCO film is attributable to smaller $BaZrO_3$ (BZO) nanoparticles (the average size ${\approx}28.4$ nm) than $YBa_2SnO_{5.5}$ (YBSO) nanoparticles (the average size ${\approx}45.0$ nm) incorporated in Sn-doped YBCO film since smaller nanoparticles can generate more defects acting as effective flux pinning sites due to larger incoherent interfacial area for the same doping concentration.
Lead-free piezoelectric ceramics 0.97$(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$-0.03Ba$(Ti_{1-x}Sn_x)O_3$ [NKN-BTS-x] ceramics doped with 1 mol% $MnO_2$ have been fabricated by a sintering technique with muffling. The $MnO_2$-doped NKN-BTS-x ceramics with x$\leq$0.2 have pure orthorhombic perovskite structure at room temperature. The dense microstructure was developed with grain growth as an increase of amount of Sn. Moreover, the addition of Sn was found to have a significant influence on piezoelectric properties. In particular, the $MnO_2$-doped NKN-BTS-0.1 ceramics showed improved piezoelectric properties of piezoelectric constant ($d_{33}$=145pC/N), relatively large electromechanical coupling factor ($k_p$=43%), dielectic constant (${\varepsilon}^T_{33}/{\varepsilon}_0$=676) dielectric loss (tan$\delta$=1.3%).
We employed an unprecedented technique to synthesize porous $WO_3@SnO_2$ nanofibers exhibiting core-shell and fiber-in-tube configurations. Firstly, 2-methylimidazole was uniformly incorporated in as-spun nanofibers containing ammonium metatungstate hydrate and the sacrificial polymer (polyacrylonitrile). Secondly, the 2-methylimidazole on the surfaces of nanofibers was complexed with tin(II) chloride ($SnCl_2$) via simple impregnation of the as-spun nanofibers in ethanol containing tin(II) chloride dihydrate ($SnCl_2{\cdot}2H_2O$). The presence of vacant p-orbitals in tin (Sn) and the nucleophilic nitrogen on the imidazole ring allowed for the reaction between $SnCl_2$ and 2-methylimidazole, forming adducts on the surfaces of the as-spun nanofibers. The calcination of these nanofibers resulted in porous $WO_3@SnO_2$ nanofibers with a higher surface area ($55.3m^2{\cdot}g^{-1}$) and a better response to 1-5 ppm of acetone than pristine $SnO_2$ NFs synthesized using a similar method. An improved response to acetone was achieved upon functionalization of the $WO_3@SnO_2$ nanofibers with catalytic palladium nanoparticles. This work demonstrates the potential application of $WO_3@SnO_2$ nanofibers as sensing layers for chemiresistive sensory devices for the detection of acetone in exhaled breath.
새로운 유기주석(IV) 착물을 $Bu_2SnCl_2$과 N, O 및 S 주개 리간드인 5-(p-dimethylaminobenzylidene)rodanine(HL)로 부터 제조하였다. 염기 존재 하에 리간드는 탈양성자화되며, SnBuCl2L의 분자식을 갖는 착물이 형성되었다. 이 착물은 IR, $^1H$ NMR, $^{119}Sn$ NMR 및 원소분석을 통하여 전반적으로 특성을 분석하였다. 분광학적인 데이터로부터 리간드는 산소원자를 통하여 주석에 배위됨을 알았으며, 배위수가 4임을 용액에서 $^{119}Sn$ NMR 데이터에 의해 결정하였다.
공침법을 이용하여 $\textrm{In}_{2}\textrm{O}_{3}$가 0-10 wt.% 첨가된 $\textrm{SnO}_{2}$ 계 미세 분말을 합성한 후, 스크린 인쇄법(screen printing)으로 후막형 가스센서를 제조하고 탄화수소($\textrm{C}_{3}\textrm{H}_{8}$, $\textrm{C}_{4}\textrm{H}_{10}$) 가스에 대하여 가스 감응 특성을 조사하였다. $\textrm{In}_{2}\textrm{O}_{3}$는 $\textrm{SnO}_{2}$의 입자 성장을 억제시키기 위하여 첨가해 주었는데, $600^{\circ}C$에서 하소한 후에도 수 nm 크기의 미세한 입자를 얻을 수 있었다. 공침시 pH 값은 $\textrm{SnO}_{2}$ 의 입자 크기에 영향을 거의 미치지 않은 반면, $\textrm{In}_{2}\textrm{O}_{3}$ 첨가량은 입자 크기와 미세 구조에 큰 영향을 주었다. $\textrm{In}_{2}\textrm{O}_{3}$ 첨가량이 증가할수록 입자 크기는 감소하고 비표면적은 증가하였으며, 센세의 동작 온도를 약 $500^{\circ}C$로 하여 측정한 가스 감응 특성은 3wt.% 첨가했을 때 최대 감도를 나타내고 그 이상의 첨가량에서는 오히려 저하되었다. 3wt.%의 In2O3첨가시 $\textrm{SnO}_{2}$의 입자 크기와 비표면적은 각각 9.5nm, 38$\m^2$/g이었다. 임피던스 측정으로부터 얻은 단일 반원의 Nyquist curve와 선형의 전류-전압(1-V)특성 곡선으로부터, $\textrm{In}_{2}\textrm{O}_{3}$를 첨가하여 수nm로 입자 크기를 억제한 $\textrm{SnO}_{2}$ 계 가스센서는 미세 입자들끼리 형성한 치밀한 응집체와 이들 간의 계면(boundary)에 의해서 가스 감응 특성이 영향을 받음을 알 수 있었다.
기존에 전자부품들에 사용되어 온 봉착용, 결합용, 코팅용 유리들은 타유리와 비교하여 낮은 융점을 가지고 있으면서도 열처리 전후에 물리, 화학적으로 매우 안정한 특성을 가지고 있는 PbO를 50~85% 이상 함유한 유리들이 대부분을 차지해왔다. 그러나 PbO 성분은 산성비 등의 산에 용해되어 Pb이온이 생성되면서 환경오염의 원인이 되기 때문에 유해성분으로 규정하고 있다. 최근 유해물질의 규제가 강화됨에 따라 PbO를 대체할 수 있는 $B_2O_3,\;Bi_2O_3,\;V_2O_5,\;P_2O_5$ 등의 새로운 조성의 유리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 봉착용으로 사용되는 인산계 유리에서 RO계 첨가에 따른 TMA와 고온현미경, 필테스트를 통하여 접합성 및 열적특성 등의 변화에 대하여 조사하였다.
SnO thin films were fabricated by rf reactive sputtering on borosilicate substrates with an Sn target and Ar/$O_2$ gas mixture. The effect of rf power on the structural, electrical, and optical properties of SnO thin films was investigated with XRD, AFM, SEM, Hall effect measurements, and UV-Vis spectrometer. As a plasma power increased the crystallinity with a preferred orientation of SnO thin films was improved and the grain size slightly increased. However the grains were coalesced and excessively irregular in shape. The electrical conductivity of SnO thin films demonstrated a relatively low p-type conductivity of 0.024 $(Wcm)^{-1}$ at a higher power condition. Lastly, SnO thin films had poor optical transmittance in the visible range as a plasma power increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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