• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.100-106
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• 2024

NiO와 페로브스카이트 사이의 전하 이동과 계면특성을 개선하기 위해, 솔-젤로 제조된 NiO를 [2-(9H-carbazol-9-yl)ethyl] phosphonic acid (2PACz)으로 개질한다. 2PACz의 인산기(head group)는 NiO 표면의 수산화기(-OH)와 응축 반응을 통해 결합되며, 더 깊은 가전자대가 형성되면서 페로브스카이트 층의 가전자대와 에너지밴드가 더 잘 일치하게 되어 생성된 전하의 재결합이 억제되고 에너지 손실이 감소하게 된다. 더불어, 페로브스카이트의 표면 및 페로브스카이트/정공 전달층 계면에 핀홀이 없는 고질의 페로브스카이트 필름이 형성된다. 결과적으로, 13.69%의 효율을 나타내는 NiO 기반 소자와 비교했을 때, 최적의 2PACz으로 개질된 NiO 기반 소자는 17.08%의 높은 효율을 보여주며, 공기 조건에서 더 뛰어난 안정성을 보여준다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권3호
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• pp.321-344
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• 2024

Transition metal compounds (TMCs) are being researched as promising electrode materials for electrochemical energy storage devices (supercapacitors). Among TMCs, transition metal phosphates (TMPs) have good, layered structures owing to open framework and protonic exchange capability among different layers, good surface area due to engrossed porosity, rich active redox reaction sites owing to octahedral structure and variable valance metallic ions. Hence TMPs become more ideal for supercapacitor electrode materials compared to other TMCs. However, TMPs have got some issues like low conductivity, rate performance, stability, energy, and power densities. But these problems can be addressed by making their composites with carbonaceous materials, e.g., carbon nanotubes (CNTs), graphene oxide (GO), graphitic carbon (GC), etc. A few factors like high surface area, excellent electrical conductivity of carbon materials and variable valence metal ions in TMPs caused great enhancement in their electrochemical performance. This article tries to discuss and compare the published data, majorly in last decade, regarding the electrochemical energy storage potential of pristine unary, binary, and ternary TMPs and their hybrid composites with carbonaceous materials (CNTs, GOs/rGOs, GC, etc.). The electrochemical performance of the hybrids has been reported to be higher than the pristine counterparts. It is hoped that the current review will open a new gateway to study and explore the high performance TMPs based supercapacitor materials.

• 센서학회지
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• 제33권5호
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• pp.259-264
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• 2024

The early detection of hydrogen gas leaks is crucial because of their high explosion risk. Current oxide-semiconductor-based hydrogen sensors are reliant on electrical circuits that may fail during accidents and require high temperatures, thereby raising safety concerns. Thus, there is an urgent need for the development of simpler and more intuitive sensors that can operate at room temperature. This study proposed a hydrogen sensor based on Pd-MoO₃ nanowires. The sensor exhibited a visible color change upon exposure to hydrogen at room temperature. The Pd-MoO₃ nanowires were synthesized by decorating the surface of hydrothermally produced MoO₃ nanowires with 1-5 wt.% Pd. Upon exposure to 5% hydrogen gas at room temperature, all Pd-MoO₃ nanowires exhibited distinct color changes (∆E). In particular, the MoO₃ nanowires with 3 wt.% Pd (3Pd-MoO₃) yielded an exceptionally high ∆E value of over 15 within 10 min. Further, the 3Pd-MoO₃ nanowires exhibited a noticeable color change (∆E > 1.6) within 2 min, demonstrating their potential for highly sensitive and rapid hydrogen detection. The outstanding color change of the 3Pd-MoO₃ nanowires was attributed to valence changes in both Mo (Mo⁶⁺ and Mo⁵⁺) and Pd (Pd²⁺ and Pd⁰) upon exposure to hydrogen.

• Archives of Metallurgy and Materials
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• 제67권4호
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• pp.1469-1473
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• 2022

Tungsten diselenide (WSe₂) is one of the promising transition metal dichalcogenides (TMDs) for nanoelectronics and optoelectronics. To enhance and tune the electronic performance of TMDs, chemical functionalization via covalent and van der Waals approaches has been suggested. In the present report, the electric and structural transition of WSe₂ oxidized by exposure to O₃ is investigated using scanning tunneling microscopy. It is demonstrated that the exposure of WSe₂/high-ordered pyrolytic graphite sample to O₃ induces the formation of molecular adsorbates on the surface, which enables to increase in the density of states near the valence band edge, resulting from electric structural modification of domain boundaries via exposure of atomic O. According to the work function extracted by Kelvin probe force microscopy, monolayer WSe₂ with the O₃ exposure results in a gradual increase in work function as the exposure to O₃. Therefore, the present report demonstrates the potential pathway for the chemical functionalization of TMDs to enhance the electric performance of TMDs devices.

• 센서학회지
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• 제11권5호
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• pp.309-318
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• 2002

수평 전기로에서 $CdIn_2S_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $CdIn_2S_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs (100)기판에 성장시켰다. $CdIn_2S_4$ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $420^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5\;{\mu}m/hr$였다. $CdIn_2S_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10 K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 463.9 nm (2.6726 eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중 결정 X-선 요동 곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 127 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 $9.01{\times}10^{16}/cm^3$, $219\;cm^2/V{\cdot}s$였다. $CdIn_2S_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $2.7116eV-(7.74{\times}10^{-4}eV/K)T^2$/(T+434K)이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting ${\Delta}cr$값이 0.1291 eV이며 spin-orbit ${\Delta}so$값은 0.0248 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1일때 $A_1$-, $B_1$-와 $C_1$-exciton 봉우리임을 알았다.

• 분석과학
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• 제11권5호
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• pp.347-352
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• 1998

본 연구에서는 유리질 탄소 전극 표면에 혼성원자가를 가지는 무기 금속 고분자 막을 도포한 변형전극을 제조하고, 이들 변형전극의 전기화학적인 특성을 순환 전압 전류법으로 조사하였다. 그리고 이들 변형전극들을 작업전극으로 하여 메탄올과 L-ascorbic acid의 양극산화 거동을 조사하였다. Mixed valence rethenium oxo/cyanoruthenate(mv Ru-O/CN-Ru) 막, mv ruthenium oxo/cyanoferrate(mv Ru-O/$Fe(CN)_6$) 막, 및 mv ruthenium oxo/cyanoruthenate/Rhodium(mv Ru-O/CN-Ru/Rh) 막을 각각 도포하는 과정은 지정된 전위범위를 50 mV/sec의 주사속도로 전위를 걸어줌으로써 쉽게 도포할 수 있었으며, 동일한 과정을 반복 주사함으로써 막의 두께를 조절 하였다. 메탄올의 양극 산화거동을 조사한 결과는 다음과 같았다. mv Ru-O/CN-Ru 변형전극에서 메탄올의 검정곡선은 농도 기울기가 $-7.552{\mu}A/mM$로서 10 mM에서 80 mM 까지의 농도범위에서 비교적 좋은 감도를 보였다. mv Ru-O/$Fe(CN)_6$ 변형 전극의 경우에 농도 기울기는 $-5.13{\mu}A/mM$ 이었지만, 농도에 대한 전류관계의 직선 범위는 10 mM에서 100 mM까지로서 Ru 고분자 막 변형전극보다 더 넓은 범위에서 좋은 직선관계를 보였다. mv Ru-O/CN-Ru 막을 두 종류의 바탕전극에 각각 도포한 변형전극에 대하여 L-ascorbic acid의 양극 산화거동을 조사한 결과, 유리질 탄소 전극에 Ru 고분자 막을 입힌 변형전극이 Rh 막을 도포한 유리질 탄소전극에 Ru 고분자 막을 입힌 변형전극(mv Ru-O/CN-Ru/Rh)에서 보다 감도가 예민하였다. Ru 고분자 막 변형전극을 사용했을 경우에 검정곡선은 0.1 mM에서 5 mM 까지의 L-ascorbic acid 농도 범위에서 직선관계를 보였고, 기울기와 상관계수는 각각 $-84.78{\mu}A/mM$, 0.998이었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.708-712
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• 2001

($Pb_{0.2}$$Ca_{0.8}$ )[($Ca_{1}$3$Nb_{2}$3/)$_{1-x}$ $Ti_{x}$ ]O$_{3}$ 세라믹스의 $^{4+}$ 치환량 변화에 따른 마이크로파 유전특성을 고찰하였다. $Ti^{4+}$ 치환량이 증가함에 따라 x=0.05부터 x=0.15까지의 조성범위에서는 단일상의 페롭스카이트상을 얻을 수 있었으며, x=0.2이상에서는 $Ti_2$와 $CaNb_2$$O_{6}$ 가 제 2상으로 존재하였고, 결정구조는 x=0.05에서 사방정(orthorhombic) 구조가 x=0.35에서 이방정(cubic) 구조로 전이하였다. 유전상수(K)는 $Ti^{4+}$ 치환량의 증가에 따라 rattling 효과의 증가로 인하여 증가되었으며, B-자리 양이온의 평균이온반겨의 세제곱의 반비례하였다. 그러나 결정립 크기의 감소와 제 2상의 존재로 인하여 Qf값은 감소하였다. $Ti^{4+}$ 치환량이 증가됨에 따리 tolerance factor(t)와 B-자리 결합원자가의 영향으로 공진주파수의 온도계수(TCF)는 -27.36ppm/$^{\circ}C$값으로부터 +18ppm/$^{\circ}C$r값으로 조절되었다. $1350^{\circ}C$d서 3시간 소결한 ($Pb_{0.2}$ $Ca_{0.8}$ )[(Ca$_{1}$3$Nb_{2}$3)$_{1-x}$ /$Ti_{x}$]$O_{3}$ 시편에서 K=51.67, Qf=7268(GHz), TCF=0 ppm/$^{\circ}C$의 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제28권2호
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• pp.118-128
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• 1996

0$\leq$y$\leq$0.33 범위의 조성을 가진 $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ 고용체의 격자상수를 least-squares method에 의해 구하였다. 고용체의 격자상수는 Er의 첨가량이 증가함에 따라 다음과 같이 직선적으로 감소하였다 : a($\AA$)=5.4695-0.220y, (0$\leq$y$\leq$0.33). $U_{1-y}Er_{y}O_2$고용체에서 Er 함량에 대한 격자상수의 변화계수, y=-0.220은 $Er^{3+}$ 의 첨가에 따른 전기적 중성을 만족하기 위해 고용체내에서 $U^{5+}$ 또는 $U^{6+}$ 이온이 각각 존재한다고 가정하여 계산된 값, y =-0.273, -0.156의 사이에 있다. $U_{1-y}Er_{y}O_2$ 고용체와 $UO_{2+x}$ 의 산소포텐샬을 산소분압 $10^{-14}$ -$10^{-3}$, 온도 1200~$1500^{\circ}C$에서 thermogravimetric method에 의해 측정하였다. $CO_2$/CO 혼합가스로써 TGA내의 산소분압을 조절하였으며, 고온산소센서를 사용하여 $Po_2$ 값을 측정하였다. (equation omitted) 값은 1200~$1500^{\circ}C$ 범위에서 y=0.06인 고용체의 경우 -360부터 -270H1mo1e, 그리고 y=0.20인 고용체에서는 -320부터 -220kJ/mo1e까지 각각 급격하게 변하는 것으로 나타났다. $U_{1-y}Er_{y}O_{2{\pm}x}$ 고용체에서 Er의 함량이 낮은 경우에는 $U^{5+}$ $U^{4+}$ model이 산소포텐샬 데이타에 접근하는 것으로 나타났으나, y=0.06 이 상인 경우에는 평균 우라늄 원자가모델에 의해서 산소 포텐샬의 변화를 설명할 수 없었다.

• 대한화학회지
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• 제35권4호
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• pp.316-323
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• 1991

초전도체 이트륨계 계열 중 임계온도 95 K인 YBa$_2Cu_3O_{7-x}$ 초전도계(123 system)와 80 K 인 YBa$_2Cu_4O_8$ 초전도계(124 system)의 차이점을 확장 Huckel 분자궤도론(EHT)으로 계산하였다. 123계와 124계의 layer와 chain에 대한 하전 Cu-O cluster 모델을 각각 계산한 다음 원자가 전자분포(Valence Electron Population, VEP), 환산 겹침분포(Reduced Overlap Population, ROP) 그리고 알짜 전하(net charge)를 비교하였다. 그 결과 123 및 124계의 layer에 있어서 구리원자의 원자가 전자는 d$_{x^2-y^2}$ 오비탈 보다는 d$_{z^2}$ 오비탈에 더 많이 분포되어 있음을 알 수 있었고, chain에 있어서 구리원자의 원자가 전자는 d$_{z^2}$ 오비탈보다는 d$_{y^2-z^2}$ 오비탈에서 더 많이 분포되어 있음을 알 수 있었다. 123계에 있어서 ROP는 Y 방향의 Cu(1)-O(2)보다 X 방향의 Cu(1)-O(1)가 더 크다는 것을 알 수 있었고, 124계에 있어서 layer의 ROP는 X 방향의 Cu(1)-O(1)보다 Y 방향의 Cu(1)-O(2)가 더 크다는 것을 알 수 있었다. 그러나 123 및 124 계에 있어서 chain의 ROP는 Y 방향의 Cu(2)-O(3)보다 Z 방향의 Cu(2)-O(4)가 더 크다는 것을 알 수 있었다. 123계의 layer에 존재하는 구리의 알짜 전하는 chain에 존재하는 구리의 알짜 전하보다 더 큰 반면 124계의 chain에 존재하는 구리의 알짜 전하는 layer에 존재하는 구리의 알짜 전하보다 더 크다는 것을 알 수 있었다.)-O(2)가 더 크다는 것을 알 수 있었다. 그러나 123 및 124 계에 있어서 chain의 ROP는 Y 방향의 Cu(2)-O(3)보다 Z 방향의 Cu(2)-O(4)가 더 크다는 것을 알 수 있었다. 123계의 layer에 존재하는 구리의 알짜 전하는 chain에 존재하는 구리의 알짜 전하보다 더 큰 반면 124계의 chain에 존재하는 구리의 알짜 전하는 layer에 존재하는 구리의 알짜 전하보다 더 크다는 것을 알 수 있었다.

• 한국결정학회지
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• 제6권1호
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• pp.1-13
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• 1995

융액인상법에 의해 Cr:A12O3 및 Ti:A12O3 단결정을 육성한 후 인상속도, 회전속도, 주입이온 및 결정육성 분위기와 같은 결정육성요소가 결정의 품질에 미치는 영향을 조사하고, 육성된 결정의 레이저 효율과 분광학적 물성을 측정하였다. 직경 20mm, 길이 100-135mm 크기의 결정을 <001>방위로 육성하였다. Cr:A12O3의 주입농도 0.5w/o, 인상속도 2.0mm/hr, 회전속도 30rpm으로 할 때 질소기체에 의한 비활성 분위기하에서 양질의 Cr:A12O3 결정이 얻어졌다. Ti:A12O3 단결정은 TiO2를 0.25w/o 주입하고 인상속도 1.5mm/hr, 회전속도 30rpm으로 육성할 때, 수소기체에 의한 환원성 분위기하에서 양질의 결정이 얻어졌다. 원자가가 변화하지 않는 Cr3+이온은 원자가가 변화하는 Ti4+이온을 주입할 때보다 효과적으로 탈포되었으며, Fe3+이온은 Ti3+이온에 대해 탈포를 촉진하는 효과가 있었다. Ti:A12O3 단결정 육성시 90% N2 - 10% H2 혼합기체를 사용하여 환원성 분위기를 조성하는 것이 원자가 변화 및 탈포에 좋은 효과를 나타내었다. 흡수 및 형광방출 스펙트럼 조사 결과 Cr:A12O3 단결정에서 4A2 → 4F2 및 4F1 천이에 의한 흡수와 E→4A2(R1) 및 2A→4A2(R2) 천이에 의한 형광방출 천이를 확인하였다. R1 및 R2 천이의 레이저 주파장은 각각 696±5nm 및 692 ±5nm이고, 각 천이의 형광선폭은 12A, 형광수명은 152 μsec로 측정되었다. Ti:A12O3 단결정에서는 4T2→ 4E의 흡수천이와 4E→4T2의 천이에 의해 650nm-1050nm 범위에서 파장가변이 가능한 형광방출천이가 일어남을 확인하였으며 형광수명은 147μsec, figure of merit는 125.4로 측정되었다. Ti:A12O3 단결정으로부터 제조한 레이저봉을 이용하여 레이저 공진한 결과 레이저 발진효율은 9%로 측정되었다.