KR20110031513A - 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법 - Google Patents

피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아연산화물의 피타입 과 엔타입에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 피타입 아연산화물 코팅조성물 및 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제조하는 단계(1단계); 및 상기 제조된 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 분쇄용 볼밀의 회전드럼에 넣고 입자를 더욱 나노화 시켜는 단계(2단계), 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하고 용액 coating하여 열처리하는 단계(3단계)를 포함하는것을 특징으로 하는 아연산화물의 피타입 과 엔타입에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것이다.
피타입 아연산화물 ,엔타입 아연산화물 ,Zinc Acetate수용액, 수용성실란(O-Si-O)n

Description

피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법{METHOD FOR PREPARING p-type AND n-type ZINC OXIDE THIN LAYER}
본 발명은 아연산화물의 피타입 과 엔타입에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 피타입 아연산화물 코팅조성물 및 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제조하는 단계(1단계); 및 상기 제조된 박막조성물을 분쇄용 볼밀의 회전드럼에 넣고 입자를 더욱 나노화 시켜 20나노미터이하 멤브레인 필터로 여과하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻는 단계(2단계), 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하고 용액 coating하여 열처리하는 단계(3단계)를 포함하는것을 특징으로 하는 아연산화물의 피타입 과 엔타입 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것이다
최근 ZnO는 매우 특별한 관심을 받아온 물질이다. GaN전자소자에 기판으로 쓰기 위해 시작된 연구지만 그 자체로 흥미로운 물성 때문에 ZnO 전자소자 개발이 연구되고 있다.
ZnO에서 가장 중요한 문제는 다이오드 제작을 위해 (i) 흔히관찰되는 n형 전기전도의 원인과 (ii) p형 도핑 방법이다.
ZnO는 흔히 O가 부족할 때 n형 전도 특성이 나타난다. 오랫동안 O 빈자리가 n형 전도의 원인이라 생각되었지만 전자구조계산 연구를 통해 O 빈자리는 깊은 에너지 준위를 갖는 주개여서 n형 전기전도를 줄 수없다. 한편 Zn 틈새가 n형 전기전도를 줄 수 있지만 형성에너지가 높아 그 양이 매우 적은 것으로 생각되고 있다. H 불순물의 영향이라는 주장이 있지만 O가 부족한 ZnO에서 n형 전기전도의 원인은 아직까지도 논란이 많다.
ZnO 전자소자를 위해서는 p형 ZnO를 만드는 확실한 방법이 있어야 한다. ZnO는 O의 깊은 에너지 준위 때문에 V족 N, P, As 원소를 주입하여도 깊은 받개 준위를 형성하고 p형 도핑이 되지 않는다. 일부 실험적으로 p형 ZnO가 보고되고 있자만 상용화 하기에는 아직도 많은 과정등이 남아있다. III족 Ga과 V족 N의 codoping 방법, Be과 N의 codoping, As-2VZn 복합체가 전자띠결합밴드등이 제안되고있다.
대한민국공개특허 10-2009-0089184에 의하면 ZnO에 Li 과 Ⅶ 족 불순물을 동시에 도핑하여 p-형 반도체를 구현하는 방법에 관한 것으로서, ZnO에 Li과 Ⅶ족 불순물을 동시도핑(codoping)하여 Li과 Ⅶ족 불순물이 결합된 불순물복합체에 의해 만들어지는 받개
에너지준위(acceptor energy level)가 순수 Li 받개 에너지준위보다 낮아지는 것을 기술적 특징으로 하고 있다. 대한민국특허등록 10-0857461에 의하면 원자층 증착법을 이용한 p타입 ZnO 반도체막 제조 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 p타입 ZnO 반도체막을 포함하는 박막 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 산소 전구체와 아연 전구체의 표면 화학 반응을 통해 형성된 ZnO 박막 상에 아연 전구체와 질소 전구체의 표면 화학 반응을 통해 형성된 Zn3N2막 또는 ZnO:N막을 포함하는 p타입 ZnO 반도체막 제조 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 p타입 ZnO 반도체막을 포함하는 박막 트랜지스터에 관한 것이다.
산화아연을 p-엔타입화하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻음으로써 반도체와 반도체간, 반도체와 금속간의 에너지 준위차를 적용하여 빛에너지를 에너지원으로 사용함으로써, 아연산화물의 표면에 전자-정공쌍을 형성시켜 효율적인 표면 반응이 일어나게 한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구조의 경량, 단순화를 이룰 수 있으며, 대용량의 신속한 처리가 가능한 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 형성하여 에너지원으로 빛을 사용할 수 있는 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제조하는것을 특징으로 한다
종래의 나노크기의 ZnO 제조방법으로는 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 분자빔증착법, 졸-겔(sol-gel) 증착법, 스퍼터링법, 반응증발장치법, 분무열분해 법, 펄스레이저증착법 등의 많은 방법이 있었다. 이러한 방법을 수행하는 데는 진공상태, 가스분압, 온도조절 등의 주위 분위기 조절이나, 시편구입, 시편 전처리 등 여러 가지의 문제가 발생된다.
국내기술로는 Photo-MOCVD KAIST : 강제 수소 도핑으로 저가 고안정화 자연 표면 요철 ZnO:H 기술 개발 , Sputter KIER: ZnO:Al 제작, 화학적 식각 후 마이크로 결정 실리콘 태양전지 나 CIGS 태양전지의 투명전극 및 창층으로 사용, 대기에서의 안정성 낮다.
국외기술로는 LP-MOCVD IMT Neuchatel: 자연표면 요철이 있는 고품위 대면적 ZnO:B박막을 개발하여 a-Si:H/μc-Si:H 적층형 태양전지의 투명전극 및 반사층으로 사용하고있다.
Sputter IPV Julich : ZnO:Al을 화학적 식각을 통해서 고효율 적층형 태양전지의 투명전극으로 사용 , Photo-MOCVD TIT : ZnO:B을 비정질 실리콘 태양전지 및 CIGS 태양전지에 사용하고있다.
세계적으로 반도체나 초박막액정표시장치(TFT-LCD)의 제조분야에서 한국은 높은 기술력을 인정받고 있다. 반도체나 LCD 제조 공정에 사용되는 각종 특수 화학 제품 및 가스.웨이퍼 등 원부자재의 수입의존율도 50%를 웃돈다. 반도체나 LCD를 생산할 때 어느 회사의 장비나 원부자재를 사용하느냐가 알려지면 전체적인 제조공정 기술이 밝혀진다. 따라서 LG필립스LCD나 삼성전자 등이 사용하는 장비나 원부자재의 정확한 공급처는 알려져 있지 않다. 하지만 대부분 원천기술을 확보한 일본업체들의 것이란 게 업계 관계자들의 분석이다. 장비의 가격도 비밀에 부쳐져 있긴 하지만 ULVAC가 국내 업체에 공급하는 스퍼터링 장비는 1000만달러 정도 하는 것으로 알려진다. 스퍼터링과 비슷한 기능을 하는 화학기상증착장비 (CVD)도 값이 1050만달러가량 된다. 세계시장에서 국내 업체의 반도체나 LCD 관련 제품이 엄청나게 팔리지만 그중 상당액은 일본 업체들로 돌아간 다는 얘기다.
본 발명에서는 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하여 용액 코팅하여 열처리하여 발명을 완성 하였다.
아연산화물의 피타입 과 엔타입 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
따라서 본 발명은 아연산화물의 피타입 과 엔타입 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 피타입 아연산화물에 대한 박막조성물 및 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제조하는 단계(1단계); 및 상기 제조된 박막 조성물을 분쇄용 볼밀의 회전드럼에 넣고 입자를 더욱 나노화 시켜 20나노미터이하 멤브레인 필터로 여과하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻는 단계(2단계), 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하고 용액 coating하여 열처리하는 단계(3단계)를 포함하는것을 특징으로 하는아연산화물의 피타입 과 엔타입 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것이다
상기의 본 발명의 방법에 따르면 ZnO의 최초물질로써 Zinc Acetate(Zn(CH3COO)2)수용액을 사용해서 이를 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하고, 용액을 coating하여 열처리 함으로써 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성 물이 생산 가능하고 , 고가장비를 사용하지 않으므로 생산 cost가 절감되고, 저단가 고안정화 ZnO 유리기판을 생산가능함으로써 대면적 태양전지 unit가 생산 가능하다.
도1 은 Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 피타입 아연산화물(10) 박막조성물 및 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 엔타입 아연산화물 박막조성물(20)을 제조한다. 상기 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 원통형이나 원통원추형의 일측에 투입구 및 배출구(130)가 설치되어 모터(110)에 의하여 벨트(120)를 움직여 작동시켜 미세 나노화 분쇄시킨다. 분쇄실을 수평축에 대해서 양옆에 지지대(100)가 있으며, 회전토록 배열되어 제작된 원통형 분쇄용 볼밀(140)을 이용하여 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 넣고 분쇄하기 위해서 회전드럼의 투입구(130)를 통하여 회전드럼(140)의 내부로 다수의 세라믹볼(150) 과 분쇄할 피타입(10) 및 엔타입(20)화 아연산화물 박막조성물을 물과 함께 투입한 뒤에 투입구를 마개로서 막고, 모터(110)를 회전시켜서 분쇄나노화 시켜 20나노미터이하 멤브레인 필터(210,220)로 여과하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻는다. 바인더인 수용성 polysiloxane polymer와 원통형 회전드럼에서 미립자로 분쇄된 혼합물의 조성물을 100 : 120∼150 중량비로 혼합하여 피타입 아연산화물 박막조성물을 건조도막 두께 1 ∼ 2㎛ 되도록 금속에 코팅(300)한 후 200∼900℃ 고온 오븐(400)에서 1∼24시간 가열하여 최종 피타입 아연산화물 박막조성물(510)을 얻는것을 도시한 흐름도이다.
도1에 도시한 바와 같이 광촉매 코팅막의 제조방법에 따르면, 금속표면에 피타입, 또는 엔타입으로 코팅하면 금속과 코팅간에 작업함수에 따라 옴접촉 또는 쇼트키 장벽접합이 이루어 진다. 이에 빛을 인가하면 특성에 의하여 전자기움 항복현상이 발생하여 전도전자가 여기된다. 이때 전리충돌에 의한 여기현상이 산화아연 입자에서 발생하여 형성된 전자-정공쌍이 산화환원반응에 참여하게 된다.
즉, 마이크로(micro) 관점에서 볼 때 산화아연 개개의 입자내에서 전자-정공쌍이 형성되지만, p-엔타입화하여 매크로(macro) 관점에서 볼때 소수운반자의 주입현상으로 피타입, 엔타입화 코팅 전체가 하나의 전자-정공쌍의 형태를 취함으로써 산화아연의 표면화학반응의 효율성이 급증하는 것이다.
(a) 피타입 아연산화물의 표면
H2O + h+ → 2H+ + ½ O2
H2O + h+ →H+ + · OH(OH Radical)
· OH + h+ → OH
2OH → (O) + H2O
h+ → h+ trap (h+ trap : 표면에 포착된 정공)
(b) 엔타입 아연산화물의 표면은
2H+ + e- → H2
표면흡착 O2 + e- → · O2-
· O2- +H+ →HO2· (peroxo radical)
본 발명은 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 피타입 아연산화물에 대한 박막조성물 및 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제조하는 단계(1단계)은 다음과 같다.
[실시예 1 : 피타입 아연산화물]
① Zinc Acetate((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다.
② 산화아연 100molwt%로 기준으로하여 MeOH용액에 혼합한 후 산소발생 활성제로써 12.5wt% 염화망간 수용액으로 망간을 0.1∼5.7molwt%, 7wt% 염화비스무스 수용액으로 비스무스를 0.5∼7.5molwt% , 11.7wt% 염화니켈 수용액을 0.1∼5.5molwt% 혼합한다.
③ 탄화수소의 흡착활성제로써 0.5wt% 염화백금 수용액을 0.1∼5.5molwt%, 10% 암모니아수에 용해시킨 0.5wt% 염화은 과 7.5wt% 수산화리듐 수용액에 용해시킨 12wt% 오산화바나듐과 5wt% WO3을 각각 0.1∼0.5m olwt%, 2∼5molwt%, 0.5∼2.0molwt% 되게 혼합한다.
④ 산화아연의 에너지 밴드갭을 조정하고, 산소의 운반(oxygen Carrier)기능을 가진 산화형(oxidatio엔타입)인 산화코발트를 1∼5molwt% 혼합한다.(10)
[실시예 2 : 엔타입 아연산화물]
① Zinc Acetate((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다. 산화아연을 100molwt% 기준으로하여
② 수소발생 활성화제로써 18.7wt% 염화마그네슘 수용액을 0.5∼1.0molwt% 혼합한다.
③ 천이금속 제ⅢB족 중에서 산화코발트 대비 부전하 활성을 가진 물질(negative electroactive material)인 란타니움 또는 이트리움을 산화아연 대비 100 : 10∼100 중량 몰비로 혼합한다.
④ 산화아연의 밴드갭을 조정하고, OH라디칼을 포착하며 전자전달 촉매기능을 가진 카본을 1.5∼5.5molwt% 혼합한다.(20)
[실시예 3 : 피타입 아연산화물]
① Zinc Acetate((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다.
② 산화아연 100molwt%로 기준으로하여 MeOH용액에 혼합한 후 산소발생 활성제로써 12.5wt% 염화망간 수용액으로 망간을 1.1∼9.5molwt% 혼합한다.
③ 탄화수소의 흡착활성제로써 0.1wt% 염화백금 수용액을 0.1∼5.5molwt%, 10% 암모니아수에 용해시킨 0.5wt% 염화은과 7.5wt% 수산화리듐 수용액에 용해시킨 12wt% 오산화바나듐을 각각 0.5∼1.5m olwt%, 4∼5molwt% 되게 혼합한다.
[실시예 4 : 엔타입 아연산화물]
① Zinc Acetate((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다. 산화아연을 100molwt% 기준으로하여
② 수소발생 활성화제로써 18.7wt% 염화마그네슘 수용액을 0.5∼1.0molwt% 혼합한다.
③ 천이금속 제ⅢB족 중에서 산화코발트 대비 부전하 활성을 가진 물질(negative electroactive material)인 란타니움 또는 이트리움을 산화아연 대비 100 : 10∼ 100 중량 몰비로 혼합한다.
④ 산화아연의 밴드갭을 조정하고, OH라디칼을 포착하며 전자전달 촉매기능을 가진 카본 1.5∼5.5molwt%, Cu 0.5∼1.5molwt% ,N 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Se 0.1 ~ 2.5 5molwt% ,B2H6 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Al 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Fe 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Ti 1.5∼5.5molwt% ,Ta 1.5∼5.5molwt% Nb 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Ga 1.5∼5.5molwt%혼합한다.(20)
상기 제조된 박막 조성물을 분쇄용 볼밀의 회전드럼(140)에 넣고 입자를 더욱 나노화 시켜 20나노미터이하 멤브레인 필터(210)의 필터망(220)으로 여과하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻는 단계(2단계)는 다음과 같다.
원통형이나 원통원추형의 일측에 투입구 및 배출구(130)가 설치되어 모터(110)에 의하여 벨트(120)를 움직여 작동시켜 미세 나노화 분쇄시킨다. 분쇄실을 수평축에 대해서 양옆에 지지대(100)가 있으며, 회전토록 배열되어 제작된 원통형 분쇄용 볼밀(140)을 이용하여 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 넣고 분쇄하기 위해서 회전드럼의 투입구(130)를 통하여 회전드럼(140)의 내부로 다수의 세라믹볼(150) 과 분쇄할 피타입(10) 및 엔타입(20)화 아연산화물 박막조성물을 물과 함께 투입한 뒤에 투입구를 마개로서 막고, 모터(110)를 회전시켜서 밸트(120)를 통하여 회전드럼(140)을 회전시켜 입자를 분쇄시켜 미립화한다.
상세히 설명하면 원통형으로 형성된 회전드럼(140)의 내부에 다수의 세라믹볼(150)과 분쇄할 피타입(10) 및 엔타입(20)화 아연산화물 박막조성물을 각각 새로운 회전드럼에 물과 함께 투입한 상태로 5 내지 500rpm속도로 1시간 내지 24시간 회전시키게 되면, 다수의 세라믹볼(150)이 서로 충돌하면서 세라믹볼과 함께 투입되어 있는 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물이 서로 다른 세라믹볼사이에서 충돌하여 분쇄가 이루어지고, 그와 동시에 다수의 세라믹볼 과 회전드럼의 내면에 부착되어 있는 알루미나세라믹내벽판과도 충돌하면서 그 사이의 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 더욱더 나노화 시켜 20나노미터이하 멤브레인 필터(210)의 필터망(220)로 여과하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻는다.
상기 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하고 용액 coating하여 열처리하는 단계(3단계)는 다음과 같다.
현재 사용되어지고 있는 코팅방법은 CVD법,SPUTTER법인데 CVD 및 SPUTTER법에 필요한 장치가격이 대당 3 ~ 10억원이며, coating가능한 면적도 10 * 10㎝내외 이므로 단위당 생산 cost가 매우 높으며,진공 및 plasma에 소요되는 에너지 소모량이 매우 높으나,용액 coating법에의하면 에너지 절감면에서 80% 절약 할수 있음. 본 발명에서는 용액 코팅 방법을 사용하였습니다.
아연산화물의 피타입 과 엔타입 대한 박막조성물 과 수용성 polysiloxane polymer가 혼용된 용액을 사파이어기판(Al2O3) 또는 실리콘 기판(Si) 위에 박막 코팅하기 위해서 기판의 표면세정제로 NaF를 사용한다. F는 기판을 etching 및 표면용해하기 때문이다.
바인더인 수용성 polysiloxane polymer와 원통형 회전드럼에서 미립자로 분쇄된 혼합물의 조성물을 100 : 120∼150 중량비로 혼합하여 피타입 아연산화물 박막조성물을 건조도막 두께 1 ∼ 2㎛ 되도록 금속에 코팅(300)한 후 200∼900℃ 고온 오븐(400)에서 1∼24시간 가열하여 최종 피타입 아연산화물 박막조성물(510)을 얻는다.
바인더인 수용성 polysiloxane polymer와 원통형 회전드럼에서 미립자로 분쇄된 혼합물의 조성물을 100 : 120∼150 중량비로 혼합하여 엔타입 아연산화물 박막조성물을 건조도막 두께 1 ∼ 2㎛ 되도록 금속에 코팅(300)한 후 200∼900℃ 고온오븐(400)에서 1∼24시간 가열하여 최종 엔타입 아연산화물 박막조성물(520)을 얻는다.
200℃이상에서 고온열처리하면 1∼2㎛ Coating두께로 되면서 수분,유기질성분(carbon chain)이 빠져나가
CO2↑+ H2O↑+ ZnO· dop
대상기술 측정치 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 평 가 방 법
조성비확보 최적 최적 최적 최적 최적 경험
비저항 <8.0*10-4Ω㎝ <8.0*10-4 <8.0*10-4 <8.0*10-4 <8.0*10-4 전도도Test
투과도 〉85% 〉85% 〉85% 〉85% 〉85% 투과도측정기
부착력 100% 100% 100% 100% 100% Tape test
균일도 <10% <10% <10% <10% <10% 표면조직검사
(평활도)
조직구성도 ZnO구성 ZnO구성 ZnO구성 ZnO구성 ZnO구성
안개율 10% 10% 10% 10% 10% Fog Test
Figure 112009057678332-PAT00001

Claims (21)

  1. 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법에 있어서, Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 피타입 아연산화물 코팅조성물 및 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는 엔타입 아연산화물 박막조성물을 제조하는 단계(1단계); 및 상기 제조된 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 분쇄용 볼밀의 회전드럼에 넣고 입자를 더욱 나노화 시켜 20나노미터이하 멤브레인 필터로 여과하여 피타입 과 엔타입 아연산화물 박막조성물을 얻는 단계(2단계), 수용성바인더 실란(O-Si-O)n에 혼합하여 건조도막 두께 1 ∼ 2㎛ 되도록 금속에 코팅한 후 200∼900℃에서 1∼24시간 가열 열처리하는 단계(3단계)를 포함하는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  2. 피타입 아연산화물 박막조성물은 Zinc Acetate ((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다. 산화아연 100molwt%로 기준으로하여 아연산화물을 MeOH용액에 혼합한 후 산소발생 활성제로써 12.5wt% 염화망간 수용액으로 망간을 0.1∼0.7molwt%, 7wt% 염화비스무스 수용액으로 비스무스를 1.5∼3.5molwt% , 11.7wt% 염화니켈 수용액을 0.5∼1.5molwt% 담지시킨다. 탄화수소의 흡착활성제로써 0.5wt% 염화백금 수용액을 0.1∼0.5molwt%, 10% 암모니아수에 용해시킨 0.5wt% 염화은과 7.5wt% 수산화리듐 수용액에 용해시킨 12wt% 오산화바나듐과 5wt% WO3을 각각 0.1∼0.5m olwt%, 2∼5molwt%, 0.5∼2.0molwt% 혼합한다. 산화아연의 에너지 밴드갭을 조정하고, 산소의 운반(oxygen Carrier)기능을 가진 산화형(oxidatio엔타입)인 산화코발트를 1∼5molwt% 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  3. 엔타입 아연산화물 박막조성물은 Zinc Acetate ((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다. 산화아연을 100molwt% 기준으로하여 수소발생 활성화제로써 18.7wt% 염화마그네슘 수용액을 0.5∼1.0molwt% 담지시킨다. 천이금속 제ⅢB족 중에서 산화코발트 대비 부전하 활성을 가진 물질(negative electroactive material)인 란타니움 또는 이트리움을 산화아연 대비 100 : 10∼100 중량 몰비로 혼합한다. 산화아연의 밴드갭을 조정하고, OH라디칼을 포착하며 전자전달 촉매기능을 가진 카본을 1.5∼5.5molwt% 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  4. 제 1항에 있어서, 상기 엔타입 아연산화물 박막조성물은 Zinc Acetate ((CH3COO)2Zn)를 물/알콕사이드 몰비를 5∼55으로 하여 두 용액을 혼합하고, 1∼8시간 교반하여 가수분해 반응을 시킨다. 이 때 중성의 물 대신 0.11∼9wt%의 염산 또는 황산수용액을 사용한다. 산화아연을 100molwt% 기준으로하여 수소발생 활성화제로써 18.7wt% 염화마그네슘 수용액을 0.5∼1.0molwt% 담지시킨다. 천이금속 제ⅢB족 중에서 산화코발트 대비 부전하 활성을 가진 물질(negative electroactive material)인 란타니움 또는 이트리움을 산화아연 대비 100 : 10∼100 중량 몰비로 혼합한다. 산화아연의 밴드갭을 조정하고, OH라디칼을 포착하며 전자전달 촉매기능을 가진 카본 1.5∼5.5molwt%, Cu 0.5∼1.5molwt% ,N 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Se 0.1 ~ 2.5 5molwt% ,B2H6 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Al 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Fe 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Ti 1.5∼5.5molwt% ,Ta 1.5∼5.5molwt% Nb 0.1 ~ 2.5 molwt% ,Ga 1.5∼5.5molwt%혼합하여 제조함을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  5. 제 1항에 있어서, 상기 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 제조하기 위하여 Zinc Acetate((CH3COO)2Zn)을 사용한것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  6. 제 1항에 있어서, 아연산화물 박막조성물을 제조하기 위하여 Zinc Acetate ((CH3COO)2Zn) 와 수용성 polysiloxane polymer(O-Si-O)n을 사용한것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  7. 제 1항에 있어서, 상기 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 더욱 나노화 시키기위해서 분쇄용 볼밀의 회전드럼에 넣고 입자를 더욱 나노화 시키는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  8. 제 1항에 있어서, 상기 피타입 과 엔타입화 아연산화물 박막조성물을 수용성 polysiloxane polymer(O-Si-O)n에 혼합하여 용액 coating한것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  9. 제 1항에 있어서, 상기 피타입 아연산화물 박막조성물는 Zinc Acetate수용액 과 망간, 리듐, 백금, 은, 오산화바나듐, 삼산화 텅그스텐, 비스무스, 니켈, 산화코발트중에서 1개 혹은 2개 이상으로 구성되어 이루어진것을 특징으로하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  10. 제 1항에 있어서, 상기 엔타입 아연산화물 박막조성물는 Zinc Acetate수용액 과 마그네슘, 란타니움 ,이트리움, 카본중에서 1개 혹은 2개 이상으로 구성되어 이루어진것을 특징으로하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  11. 제 1항에 있어서, 상기 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 과 수용성 polysiloxane polymer가 혼용된 용액을 사파이어기판(Al2O3) 또는 실리콘 기판(Si) 위에 박막 코팅하기 위해서 기판의 표면세정제로 NaF를 사용한것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  12. 제 1항에 있어서, 상기 피타입화 아연산화물 박막조성물은 Zinc Acetate수용액, Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  13. 제 1항에 있어서, 상기 엔타입화 아연산화물 박막조성물은 Zinc Acetate수용액, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  14. 제 1항에 있어서, 산소발생 활성제로써 염화망간 수용액, 염화비스무스 수용액, 염화니켈 수용액으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  15. 제 1항에 있어서, 흡착활성제로써 염화백금 수용액, 암모니아수에 용해시킨 염화은과 수산화리듐 수용액에 용해시킨 오산화바나듐 과 WO3으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  16. 제 1항에 있어서, 탄화수소의 흡착활성제로써 염화백금 수용액, 10% 암모니아수에 용해시킨 염화은 과 수산화리듐 수용액에 용해시킨 오산화바나듐 과 WO3로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  17. 제 1항에 있어서, 산화아연의 에너지 밴드갭을 조정하고, 산소의 운반(oxygen Carrier)기능을 가진 산화코발트를 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  18. 제 1항에 있어서, 수소발생 활성화제로써 염화마그네슘 수용액을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  19. 제 1항에 있어서, 부전하 활성을 가진 물질(negative electroactive material)인 란타니움 또는 이트리움으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이 상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  20. 제 1항에 있어서, 전자전달 촉매기능을 가진 카본 ,Cu ,N ,Se ,B2H6 ,Al ,Fe , Ti ,Ta ,Nb ,Ga 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유하고 있는것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
  21. 제 1항에 있어서, 아연산화물 박막조성물을 제조하기 위하여 200℃이상에서 오랜시간 고온열처리하면 수분, 유기질성분(carbon chain)이 빠져나가
    박막조성식 : CO2↑+ H2O↑+ ZnO· dop
    ( dop은 Mn, Li, Pt, Ag, V2O5, WO3, Bi, Ni, CoO, Mg, La , Y, carbon, Cu, N, Se, B2H6, Al, V, Fe, Ti, Ta, Nb, 및 Ga로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종 또는 1종 이상을 함유) 인것을 특징으로 하는 피타입 과 엔타입화 아연산화물에 대한 박막조성물 제조 및 코팅방법
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