• 제목/요약/키워드: solution-grown crystals

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Environmentally Friendly Preparation of Functional Nanomaterials and Their Application

  • Lee, Sun-Hyung;Teshima, Katsuya;Endo, Morinobu;Oishi, Shuji
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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    • pp.5.1-5.1
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    • 2010
  • One of the most important environmental problems is global warming. Global warming is caused by increase in the amounts of water vapor, methane, carbon dioxide and other gases being released into the atmosphere as a result of the burning of fossil fuels. It has thus become important to reduce fossil fuel use. Environmentally friendly preparation of functional materials has, therefore, attracted much interest for environmental problems. Furthermore, nature mimetic processes are recently been of great interest as environmentally friendly one. There have been many studies on fabrication of various functional nanocrystals. Among various nanocrystal fabrication techniques, flux growth is an environmentally friendly, very convenient process and can produce functional nanocrystals at temperatures below the melting points of the solutes. Furthermore, this technique is suitable for the synthesis of crystals having an enhedral habit. In flux growth, the constituents of the materials to be crystallized are dissolved in a suitable flux (solvent) and crystal growth occurs as the solution becomes critically supersaturated. The supersaturation is attained by cooling the solution, by evaporation of the solvent or by a transport process in which the solute is made to flow from a hotter to a cooler region. Many kinds of oxide nanocrystals have been grown in our laboratory. For example, zero- (e.g., particle), one- (e.g., whisker and tube) and two-dimensional (e.g., sheet) nanocrystals were successfully grown by flux method. Our flux-growth technique has some industrial and ecological merits because the nanocrystal fabrication temperatures are far below their melting points and because the used reagents are less harmless to human being and the environment.

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수열법에 의한 청색수정의 성장 (Growth of Blue Quartz by Hydrothermal Method)

  • 이영국;유영문;정석종;고재천;박로학
    • 한국결정학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.15-19
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    • 1997
  • 고온고압용 autoclave에서 $Na_2CO_3$를 광화제로 하여 청색수정 단결정을 수열성장하고, 성장온도와 코발트 함입량과의 관계를 고찰하였다. $5wt.\%$$Na_2CO_3$ 수열용액, $343^{\circ}C$의 성장온도, $22^{\circ}C$의 온도구배, 950기압의 조건에서 $100{\times}50{\times}35mm^3$ 크기의 청색수정을 성장하였으며, 성장속도는 0.55 mm/day였다. 가시영역에서의 흡수 스펙트럼을 측정한 결과 545, 570 및 643 nm 근처에서 흡수피크가 관찰되었다. 청색의 농도는 원료내 코발트의 농도와는 무관하며 성장온도와 밀접한 관계가 있음을 확인하였다.

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$LiK_{1-x}Rb_{x}SO_{4}(x=0.1,\;0.2)$의 결정구조 분석 (Structure Analysis of Mixed Crystals, $LiK_{1-x}Rb_{x}SO_{4}(x=0.1,\;0.2)$)

  • 김진규;김윤중;김해진;서일환
    • 한국결정학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.75-80
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    • 2005
  • [ $LiK_{1-x}Rb_{x}SO_{4}(x=0.1,\;0.2)$ ]의 결정을 313K에서 수용액법으로 성장시켰다. 결정구조는 X-ray 회절법을 이용하여 동일한 공간군 $P6_{3}(#173)$에서 수행되었다. 동일한 대칭성을 가진 두 화합물은 각각 3회 회전축에 위치하고 있는 Li과 $SO_{4}^{2-}$ 이온들이 서로 무한히 연결된 3차원적 그물구조를 형성하고 있고, 6회 회전축에 위치하고 있는 K와 Rb원자들은 각각 12개와 15개의 O 원자들과 배위를 이루고 있다. K와 Rb의 점유도는(0.91 : 0.09), (0.77 : 0.23)으로 정밀화 하였을 때 가장 안정된 상태에 도달하였다.

산화 바나디움, 몰리브데늄, 리티움계 융제법에 의한 합성 Emerald 단결정 육성 (Single crystal growth of synthetic emerald by flux method of Vandadium - Molybdenum - Lithium oxide system)

  • 최의석;김무경;이종민;안영필;서청교;안찬준
    • 한국결정성장학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.44-55
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    • 1996
  • 천연 베릴을 이용하여 $V_20_5$, $Mo0_3$, $Li_2O$계 융제 및 첨가제 조성, 베렬의 용해도 그 리고 결정성장 온도와 같은 결정성창 조건을 제어하여 에메랄드 단결정을 성장시켰다. Flux와 첨가제를 조정하여 저온($1100^{\circ}C$ 이하)에셔 용해성이 높은 과포화 용융체를 만들고 온도 구배 (${\Delta}t 100^{\circ}C$), 열진동 효과 등을 정멀 제어 조정하므로써 고품질의 대형 emerald 단결정을 성장 시킬 수 있었다. 성장된 에메랄드 단결정의 특성은 굴절률 : 1.56 - 1.57, 비중 : 2.65 - 2.67인 6각 주상($c^*m$ : 1000, 1010)의 취록색 투명 단결정이였다.

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용액Ga에서 성장된 고순도 적층 GaAs의 제조와 그의 성질

  • 강창술
    • 대한전자공학회논문지
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    • 제5권1호
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    • pp.1-5
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    • 1968
  • GaAs의 단결정은 Ga의 용액으로부터 epitaxial 방법으로 성장시키는데 300°K에서는 carrier concentration 10 /㎤에서 electron-mobility 7,500∼9,300㎠/V-sec. 정도의 것이 얻어지며 77°K에서는 electron-mobility 50,000∼95,000㎠/V-sec.의 것이 얻어진다. mobility-온도 관계곡선의 이론적인 것과 실험적인 것을 비교해 보면 77°K에서 430°K의 온도범위내에서 ion화한 불순물과 phonon이 주요한 scattering mechanism이라는 것을 나타낸다. 이것은 epitaxial층이 mobility를 제한하는 다른 결함을 별로 내포하지 않는다는 것을 의미한다. epitaxial층의 photoluminescence spectra는 심부에 존재하는 결함의 준위에 의한 방출을 나타내지 않는다.

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Crystal growth from melt in combined heater-magnet modules

  • Rudolph, P.;Czupalla, M.;Dropka, N.;Frank-Rotsch, Ch.;KieBling, F.M.;Klein, O.;Lux, B.;Miller, W.;Rehse, U.;Root, O.
    • 한국결정성장학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.215-222
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    • 2009
  • Many concepts of external magnetic field applications in crystal growth processes have been developed to control melt convection, impurity content and growing interface shape. Especially, travelling magnetic fields (TMF) are of certain advantages. However, strong shielding effects appear when the TMF coils are placed outside the growth vessel. To achieve a solution of industrial relevance within the framework of the $KRISTMAG^{(R)}$ project inner heater-magnet modules(HMM) for simultaneous generation of temperature and magnetic field have been developed. At the same time, as the temperature is controlled as usual, e.g. by DC, the characteristics of the magnetic field can be adjusted via frequency, phase shift of the alternating current (AC) and by changing the amplitude via the AC/DC ratio. Global modelling and dummy measurements were used to optimize and validate the HMM configuration and process parameters. GaAs and Ge single crystals with improved parameters were grown in HMM-equipped industrial liquid encapsulated Czochralski (LEC) puller and commercial vertical gradient freeze (VGF) furnace, respectively. The vapour pressure controlled Czochralski (VCz) variant without boric oxide encapsulation was used to study the movement of floating particles by the TMF-driven vortices.

투과전자현미경과 전자후방산란회절을 이용한 AlN의 미세구조 분석 (Microstructure analyses of aluminum nitride (AlN) using transmission electron microscopy (TEM) and electron back-scattered diffraction (EBSD))

  • 주영준;박청호;정주진;강승민;류길열;강성;김철진
    • 한국결정성장학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.127-134
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    • 2015
  • AlN 단결정은 넓은 밴드갭(6.2 eV), 높은 열 전도도($285W/m{\cdot}K$), 높은 비저항(${\geq}10^{14}{\Omega}{\cdot}cm$), 그리고 높은 기계적 강도와 같은 장점들 때문에 차세대 반도체 적용을 위한 많은 흥미를 끈다. 벌크 AlN 단결정 또는 박막 템플릿(template)들은 주로 PVT(Physical vapor transport)법, 플럭스(flux)법, 용액 성장(solution growth)법, 그리고 증기 액상 증착(HVPE)법에 의해 성장된다. 단결정이 성장하는 동안에 발생하는 결함들 때문에 상업적으로 어려움을 갖게 된 이후로 결함들 분석을 통한 결정 품질 향상은 필수적이다. 격자결함 밀도(EPD)분석은 AlN 표면에 입자간 방위차와 결함이 존재하고 있는 것을 보여준다. 투과전자현미경(TEM)과 전자후방산란회절(EBSD)분석은 전체적인 결정 퀄리티와 다양한 결함의 종류들을 연구하는데 사용된다. 투과전자현미경(TEM)관찰로 AlN의 형태가 적층 결함, 전위, 이차상 등에 의해 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한 전자후방산란회절(EBSD)분석은 전위의 생성을 유도하는 성장 결함으로서 AlN의 zinc blende 폴리모프(polymorph)가 존재하고 있는 것을 나타내고 있었다.

수열합성을 이용한 ZnO 마이크로 구조의 성장 및 전사 (Fabrication of Vertically Oriented ZnO Micro-crystals array embedded in Polymeric matrix for Flexible Device)

  • 양동원;이원우;박원일
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.31-37
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    • 2017
  • 최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로 연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여 합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서 기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.

탄화규소 단결정 성장을 위한 종자결정모듈의 탄화규소-흑연 간 접합계면의 기계적 특성 평가 (Mechanical evaluation of SiC-graphite interface of seed crystal module for growing SiC single crystals)

  • 강준혁;김용현;신윤지;배시영;장연숙;이원재;정성민
    • 한국결정성장학회지
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    • 제32권5호
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    • pp.212-217
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    • 2022
  • 고온의 탄화규소 단결정성장공정에서는 탄화규소-흑연간의 열팽창계수의 차이로 인한 열응력이 크게 발생할 수 있어 흑연부재로부터 탄화규소 종자정이 분리되어 성장 중에 종자정이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 이러한 탄화규소 종자정 모듈의 접합특성에 대한 연구는 현재까지 거의 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 탄화규소-흑연 간의 접합특성을 평가하기 위해 3점 굽힘시험법을 응용한 복합모드꺾임시험(Mixed-Mode Flexure Test)을 통해 탄화규소-흑연을 서로 다른 접합제를 적용하여 접합한 시편의 접합 특성을 확인하고, 흑연 접착제의 미세구조를 분석하기 위해 라만분광법(Raman spectroscopy), X선 광전자분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 및 X선 전산화 단층촬영법(X-ray Computed Tomography)을 활용하였다. 이러한 일련의 과정을 통하여 선별한 접착성이 우수한 접착제를 적용하여 직경 50 mm급의 탄화규소 종자결정모듈을 제작하고, 이를 적용하여 고온의 상부종자용액성장 공정을 이용하여 공정 중 종자정의 탈락없이 성공적으로 직경 50 mm급의 탄화규소 단결정을 성장시켰다.

Preparation of Anatase TiO2 Thin Films with (OiPr)2Ti(CH3COCHCONEt2)2 Precursor by MOCVD

  • Bae, Byoung-Jae;Lee, Kwang-Yeol;Seo, Won-Seok;Miah, Md. Arzu;Kim, Keun-Chong;Park, Joon T.
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제25권11호
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    • pp.1661-1666
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    • 2004
  • The reaction of titanium tetraisopropoxide with 2 equiv of N,N-diethyl acetoacetamide affords Ti($O^iPr)_2(CH_3COCHCONEt_2)_2$ (1) as colorless crystals in 80% yield. Compound 1 is characterized by spectroscopic (Mass and $^1H/^{13}C$ NMR) and microanalytical data. Molecular structure of 1 has been determined by a single crystal X-ray diffraction study, which reveals that it is a monomeric, cis-diisopropoxide and contains a six coordinate Ti(IV) atom with a cis($CONEt_2$), trans($COCH_3$) configuration (1a) in a distorted octahedral environment. Variable-temperature $^1H$ NMR spectra of 1 indicate that it exists as an equilibrium mixture of cis, trans (1a) and cis, cis (1b) isomers in a 0.57 : 0.43 ratio at -20$^{\circ}C$ in toluene-$d_8$ solution. Thermal properties of 1 as a MOCVD precursor for titanium dioxide films have been evaluated by thermal gravimetric analysis and vapor pressure measurement. Thin films of pure anatase titanium dioxide (after annealing above 500$^{\circ}C$ under oxygen) have been grown on Si(100) with precursor 1 in the substrate temperature range of 350- 500$^{\circ}$ using a bubbler-based MOCVD method.