KR20110061932A

KR20110061932A - 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20110061932A
Application number: KR1020090118480A
Authority: KR
Inventors: 부진효; 이강석; 김영독; 남상훈; 서현욱
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-10
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: KR101154379B1

Abstract

본 발명은 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물은 광조사 과정없이 산소 플라즈마 처리를 통하여 산화티타늄 나노구조물의 표면이 장시간 동안 초친수성을 유지할 수 있게 제조됨으로써 방오성, 세정 용이성, 자가 세정성, 김서림 방지기능, 자외선 차단기능 등이 향상되어 자동차, 건축물의 유리, 안경, 거울 등의 초친수성 코팅에 활용될 수 있다.

산화티타늄 나노구조물, 산소 플라즈마, 초친수성, 자외선 차단

Description

산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물 및 이의 제조방법{OXIDE TITANIUM NANO STRUCTURE WITH ULTRAHYDROPHILIC SURFACE MODIFICATION BY OXYGEN PLASMA AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 유리 기판 상에 증착된 산화티타늄 구조물을 산소 플라즈마 처리하여 초친수성 표면 개질함으로써 방오성, 세정 용이성, 자가 세정성, 김서림 방지기능, 자외선 차단기능 등이 향상된 산화티타늄 나노구조물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

강우, 폭우 등에 의해 다수의 물방울이 표면에 부착하면 차량의 앞유리, 백미러, 헬멧의 보호 유리 등의 표면이 흐려져 가시성을 잃어버리게 된다. 또한, 실내외의 기온 및 습도변화에 의하여 안경의 렌즈, 건물의 창유리, 각종 계기판의 커버 유리, 욕실 및 세면장의 거울, 의과용 거울, 내시경 렌즈 등이 수분 또는 서리에 의해 흐려지는 것이 종종 관찰된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술은 하기와 같다.

일본특허출원 공개 10-114,545호에서는 광촉매성 TiO₂에 산화 텅스텐(WO₃)을 첨가하여 표면을 극성화시켠 친수성 효과를 향상시키는 기술이 개시되어 있으며, 특허출원공개 평 10-140,046호에서는 광촉매의 광여기시 표면 에너지의 수소결합성분이 증가하게 되어 Ti 원자에 결합된 OH^-기의 수소원자와 물분자를 물리흡착시켜 표면을 친수화하는 방법을 개시하고 있다.

한국공개특허 제2002-0077852호에서는 플라즈마강화화학증착법(PECVD), 유도전류플라즈마증착법(ICPCVD), 스퍼터링법, 열분해법 중의 어느 하나로 표면에 산화티타늄(TiO₂)이 코팅처리된 김서림방지용 유리판에 대하여 개시하고 있다.

상술한 종래 기술에 나타난 바와 같이 광촉매성 산화티타늄을 증착시켜 방오성, 세정성, 김서림 방지기능 등을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있음을 알 수 있다.

산화티타늄(TiO₂)은 산화물 반도체로서, 높은 유전상수, 굴절률, 전기 전도성 및 화학적으로 안정하여 많은 분야에 응용되고 있으며 연구가 계속 진행 중에 있다. 특히 광촉매 및 친수성 코팅막 분야에서는 친수성과 가시광선 영역에서의 빛 흡수가 중요한 연구과제중 하나이다. 산화티타늄과 같은 광촉매 물질은 광조사시 약 120kcal/mol의 에너지를 갖는 OH 라디칼을 생성하고, 이보다 비교적 결합력이 약한 유기화합물의 C-C 결합, C-H결합, C-N결합, C-O결합, N-H의 결합 에너지보다 강하기 때문에 용이하게 이 결합들을 분해한다. 이러한 작용에 의해, 광촉매성 산화티타늄은 유기물들을 용이하게 분해하여 광촉매 코팅시 수중에서의 용해, 또는 공기 중에 부유하는 유해물질이나 악취물질을 분해 및 살균하는 효과가 있다. 초친수성 코팅은 표면에 물이 떨어지게 되면, 넓게 퍼지며, 얇은 수막을 형성하여, 방오성, 세정 용이성, 자가 세정성 및 김서림 방지효과를 갖는 코팅으로 건축물, 자동차, 유리 재료 등 여러 분야에 응용되고 있다. 특히 자동차 및 건축물의 유리, 안경, 거울 등은 선명도가 중요하므로 상기 제품에 대한 초친수성 코팅은 중요시되고 있다.

본 발명의 목적은 방오성, 세정 용이성, 자가 세정성, 김서림 방지기능, 자외선 차단기능 등을 향상시키기 위한 초친수성 코팅에 사용될 수 있는 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 초친수성 성질을 장시간 유지할 수 있는 산화티타늄 나노구조물의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 증착시키는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 기판 상에 증착 된 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 표면을 초친수성으로 개질하기 위하여 산소 플라즈마 처리하는 단계(단계 2)를 포함하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법을 제공한다.

본 발명자들은 상술한 광촉매 물질인 산화티타늄을 사용하여 방오성, 세정 용이성, 자가 세정성, 김서림 방지기능, 자외선 차단기능 등을 향상시키기 위한 연구를 거듭한 결과, 기판 등에 증착시킨 산화티타늄 나노구조물에 산소 플라즈마 처리를 하는 경우 산화티타늄 나노구조물의 표면이 장시간 초친수성이 유지될 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명 방법의 단계 1에서는 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 증착시킨다(단계 1).

이때 기판 상에 코팅하기 위한 물질로 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 사용한다. 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물은 산소 플라즈마 처리에 의해 산화티타늄 나노구조물 표면의 탄소가 산화됨으로써 광조사없이 소수성 표면이 친수성 표면으로 개질될 수 있다.

본 발명에서는 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 증착시키기 위한 방법으로 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 사용할 수 있다. 본 발명에서 산화티타늄 나노구조물에 탄소를 인위적으로 도핑하여 성장시키기 위해서는 탄화 전구체를 사용하여야 하며 간접가열 방식의 MOVCD 방법을 사용하여 성장시키는 것이 바람직하다.

상기 기판으로는 유리 기판을 사용할 수 있으며, 성장조건인 500℃ 이상의 온도에서 견딜 수 있는 기판이면 제한없이 사용될 수 있다.

상기 유리 기판 상에 산화티타늄 나노구조물을 형성하기 위한 전구체로는 Ti{OCH(CH₃)₂}₄, TiBr₄ 또는 TiCl₄ 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 사용하여 30∼50 mTorr 압력, 400∼500℃ 온도 하에서 20∼40분 동안 증착시킬 수 있으며, 상기 기판 상에 증착된 산화티타늄 나노구조물은 특정한 방향으로 우선 성장되는 아나타제상으로 형성될 수 있다.

상기 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 증착시 30 mTorr 압력 미만으로 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 수행하는 경우 증착시간이 증가될 수 있고 목적하는 두께보다 산화티타늄 나노구조물이 얇게 형성될 수 있고, 50 mTorr 압력을 초과하여 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 수행하는 경우 산화티타늄 나노구조물이 두껍게 형성될 수 있으며 투과도가 저하될 수 있다.

또한 상기 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 증착시 400 ℃ 미만에서 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 수행하는 경우 산화티타늄 나노구조물을 증착시키기 위한 전구체가 증착되지 않을 수 있으며, 500 ℃ 초과하여 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 수행하는 경우 유리 기판이 녹을 수 있는 문제점이 있다.

상기 단계 1에서 기판 상에 증착되는 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 두께는 0.1∼1 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물이 1 ㎛ 초과하여 증착되는 경우 빛의 투과율이 낮아져, 김서림 방지 코팅이나 친수성 코팅에 적합하지 못하다.

다음으로, 상기 단계 1에서 기판 상에 증착된 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 표면을 초친수성으로 개질하기 위하여 산소 플라즈마 처리를 수행한다(단계 2).

본 발명의 제조방법은 광조사없이 산소 플라즈마 처리만을 수행하여 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 표면을 초친수성으로 개질할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 상기 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물은 산소 플라즈마 처리에 의해 산화티타늄 나노구조물 표면의 탄소가 산화됨으로써 광조사없이 소수성 표면이 친수성 표면으로 개질될 수 있다.

상기 단계 2에서 산소 플라즈마 처리하는 과정은 5~20 분 동안, 산소유량 50~500 sccm, 파워 100~1000 W의 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 단계 2에서 산소 플라즈마 처리하는 과정은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 수행될 수 있는 것이므로 산소 플라즈마 처리과정에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한 본 발명은 산소 플라즈마 처리에 의해 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물 표면이 초친수성으로 개질된 것을 특징으로 하는 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물을 제공한다.

본 발명의 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물은 상술한 본 발명의 제조방법에 따라 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 산소 플라즈마 처리하여 초친수성으로 표면개질시켜 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 산화티타늄 나노구조물의 표면은 접촉각이 0 초과 5˚이하인 것으로 초친수성을 나타낸다.

본 발명은 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물 및 이의 제조방법을 제공하며, 본 발명에 따른 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물은 광조사 과정없이 산소 플라즈마 처리를 통하여 산화티타늄 나노구조물의 표면이 장시간 동안 초친수성을 유지할 수 있게 제조된다. 따라서 방오성, 세정 용이성, 자가 세정성, 김서림 방지기능, 자외선 차단기능 등이 향상되어 자동차, 건축물 등의 유리, 안경, 거울 등의 초친수성 코팅에 활용될 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양 한 변경 및 수정이 가능함은 해당자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1

(1) MOCVD 방법을 이용한 산화티타늄 나노구조물의 증착

티타늄 테트라-이소프로폭사이드(titanium tetra-isopropoxide)를 전구체로 사용하여 도 1에 도시된 열-유기금속 화학기상증착 장비(100)에서 간접가열방법을 통하여 유리 기판(220) 위에 박막 형태의 산화티타늄나노구조물을 성장시켰다. 염산으로 세척한 유리 기판(220)을 샘플 홀더(sample holder)(120)의 샘플 스테이지(sample stage)(210)인 실리콘 웨이퍼 위에 포개어 놓고 로터리 펌프(170)로 챔버 내의 기저압력(base pressure)을 20 mTorr로 맞추었다. DC 전력 공급장치(130)를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 직접 가열하여, 상기 실리콘 웨이퍼 위에 올려진 유리 기판을 간접가열하였다. 이때, 유리 기판의 온도를 450℃로 맞추어 주었다. 이후 밸브(140)를 조절하여 성장압력을 40 mTorr로 하여, 30분간 티타늄 테트라-이소프로폭사이드 분위기에서 유리 기판 위에 산화티타늄 나노구조물을 성장시켰다.

(2) 산화티타늄 나노구조물의 플라즈마 처리

상기 MOCVD 방법을 이용하여 유리 기판에 증착된 산화티타늄 나노구조물을 도 3에 도시된 마이크로 웨이브 플라즈마 처리장치(300)에 넣어 O₂ 플라즈마로 10분간 표면 처리를 하였다. 상기 MOCVD 방법을 이용하여 유리 기판에 증착된 산화티타늄 나노구조물을 마이크로 웨이브 플라즈마 처리장치(300)에 넣어, 저 진공 분위기(100 mTorr)를 만들어준 후에, 산소 200 sccm을 넣어주면서, 500W 플라즈마를 발생시켜 5분 동안 상기 산화티타늄 나노구조물의 표면에 산소 플라즈마 처리공정을 수행하였다.

상기의 MOCVD 방법으로 성장시킨 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소플라즈마 처리하기 전과 후의 특성변화를 알아보기 위해 전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM), X-선 회절기(X-Ray Diffractometer, XRD), X-선 광전자 분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy), 적외선 분광기(FT-IR Spectroscopy), 자외선 분광기(UV Spectroscopy), 접촉각 측정기기를 사용하였고 그 결과는 하기에서 설명한다.

시험예 1: SEM 분석을 통한 표면의 변화 비교

실시예 1에서 MOCVD 방법으로 성장시킨 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소플라즈마 처리하기 전과 후의 특성변화를 알아보기 위해 전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 비교하였다. 산소플라즈마 처리 전(도 4의 (a))과 산소플라즈마 처리 후(도 4의 (b))의 SEM 이미지(도 4)를 비교해 보면, 산소 플라즈마 처리 전/후의 산화티타늄 나노구조물의 표면변화는 거의 없는 것으로 확인되었으며, 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소플라즈마 처리한 후의 접촉각 변화는 산화티타늄 나노구조물 표면의 작용기 변화가 큰 영향을 주었다는 것을 시사한다.

시험예 2: XRD 분석을 통한 구조의 변화 비교

실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소플라즈마 처리하기 전과 후의 결정구조를 확인하기 위하여 XRD 분석을 진행하여 도 5에 나타내었다. XRD는 Rigaku社의 RINT 2100을 사용하여 30kV, 40mA의 X-ray 소스로 20∼80°의 high-angle에서 측정을 하였다. JCPDS-ICDD(Internation. JCentre for Diffraction Data)의 PDF #711168의 reference와 비교해 볼 때, MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물의 상(phase)은 아나타제(anatase)이며, [101], [211], [200] 방향으로 성장하였음을 확인 할 수 있다. 그리고 산소플라즈마 처리 전과 후의 회절(diffraction)에서는 변화가 없음을 알 수 있으며, 그것은 산소 플라즈마 처리에 의해 상(phase)이나 구조는 변하지 않았음을 의미한다.

시험예 3: FT - IR 분석을 통한 표면 작용기의 변화 비교

실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 표면 작용기 변화를 비교하기 위해 FT-IR의 스펙트럼을 측정하여 도 6에 나타내었다. 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처 리 전과 후의 FT-IR의 스펙트럼을 비교해 볼 때, 3400㎝^-1에서 물의 OH 신축 피트가 증가하였음을 관찰하였고, 3000∼2800㎝^-1의 C-H 신축 피크가 줄어들었음을 확인하였다. 또한, 1650㎝^-1 근처에서 물의 HOH 벤딩 피크(bending peak)의 증가와 1450㎝^-1에서 CO₃ ² ^-의 피크를 확인하였으며, 산소 플라즈마 처리 후 약간 감소하였음을 알 수 있다. 이로부터 유리 기판 상에 증착된 산화티타늄 나노구조물 표면에 산소 플라즈마 처리 후 공기 중의 수분이 표면에 붙어졌음을 확인하였으며, 표면의 탄소가 감소되었음을 알 수 있다.

시험예 4: XPS 분석을 통한 표면 전자구조의 변화 비교

실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 전자구조에 어떠한 변화가 일어났는지 확인하기 위해서 O, C, Ti 원소의 XPS 분석을 수행하여 도 7에 나타내었다. 사용된 XPS 분석장비는 MgKα를 X-ray 소스(Specs社; HSA 3500)를 사용하였다. Ti2p의 스펙트럼(도 7의 (a))에서는 459.5 eV의 2p₃ _/2와465.1 eV의 2p₁ _/2를 확인하여 TiO₂의 Ti2p 피크임을 확인하였으며,산소플라즈마 처리 후 2p₃ _/2와2p₁ _/2의 인텐시티(intensity)가 증가하였음을 알 수 있다. 이는 산화티타늄 나노구조물 표면에 도핑된 탄소가 산소 플라즈마와 반응하면서 일부분 떨어져나가 청정 효과(cleaning effect)에 의해 Ti2p의 피크가 상대적으로 증가하였음을 의미한다. O1s의 스펙트럼(도 7의 (b))에서는 산소플라즈마 처리 후, 530.0 eV의 TiO는 산소 플라즈마 처리에 의한 청정 효과에 의해 그 인텐시티가 증가하였고, 532.1 eV의 OH 피크는 그 인텐시티를 비교하기 위해 Degusa社의 p25를 레퍼런스로 사용하였다. 그 결과 MOCVD로 증착된 산화티타늄 나노구조물이 더 많은 양의 OH를 가지고 있다는 것이 확인되었다. C1s의 스펙트럼(도 7의 (c))에서는 C1s의 피크가 산소플라즈마 처리 후 청정 효과에 의해 인텐시티는 감소하였으며, 284.6 eV에서 285.0 eV로 이동하였음을 알 수 있는데, 이는 산소 플라즈마 처리에 의해 표면의 탄소가 산화된 것에 기인한 것이다.

시험예 5: UV 분석을 통한 표면 흡광도 변화 비교

실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 표면 흡광도의 변화를 비교하기 위해 자외선 분광법을 수행하여 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타난 자외선-가시광선 스펙트럼(UV-vis spectrum)을 참조하면, 가시광선 영역인 400∼700 nm의 파장 영역에서 흡수를 하는 것을 확인할 수 있으며 산소 플라즈마에 의해서 흡수량이 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 증착시 산화티타늄에 도핑된 탄소에 기인된 것이며, 산소 플라즈마에 의해서 탄소가 산화되어 흡수량이 감소한 것이다. 또한 광학 밴드갭(optical bandgap)을 측정한 결과 약 3.35 eV를 가지는 것을 확인하였다.

시험예 6: 접촉각 변화 비교

실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 접촉각을 측정하여 도 9에 나타내었다. 도 9를 참조하면 산소 플라즈마 처리 후 산화티타늄 표면이 소수성에서 초친수성으로 변화하였음을 알 수 있다. 산소 플라즈마 처리 전 이미지에서는 접촉각이 약 120°로 소수성이었지만, 처리 후 접촉각이 0 초과 5° 사이로 바뀌어 초친수성으로 변화함을 확인하였다. 이는 시험 예 3의 FT-IR 분석과 시험예 4의 XPS 분석에서 확인된 것처럼 표면에 소수기인 카본체인들이 제거되고, 친수기인 수산기(OH), 알콜기(COH), 카르보닐기(C=OH), 카르복실기(COOH) 등이 표면에 생성되어 초 친수성으로 개질된 것이다. 또한 산화티타늄(TiO₂) 표면에 산소 플라즈마 처리 후, 대기 중에 50일 동안 보관하고 접촉각을 측정하였을 때 그 특성이 원래대로 돌아가지 않고 지속됨을 확인하였다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 사용한 열-유기금속 화학기상증착 장비의 모식도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에서 사용한 열-유기금속 화학기상증착 장비의 샘플 홀더의 모식도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에서 산소 플라즈마 처리를 위한 사용된 마이크로 웨이브 플라즈마 처리장치의 모식도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 1에서 상기의 MOCVD 방법으로 성장시킨 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소플라즈마 처리하기 전과 후의 전자현미경 이미지를 비교한 사진이다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소플라즈마 처리하기 전과 후의 결정구조를 확인하기 위하여 XRD 분석을 진행하여 얻은 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 표면 작용기 변화를 비교하기 위해 FT-IR의 스펙트럼을 측정한 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 전자구조를 비교하기 위해, C, Ti 원소의 XPS 분석 결과를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구 조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 표면 흡광도의 변화를 비교하기 위해 자외선 분광법을 수행하여 측정한 자외선-가시광선 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시예 1에서 MOCVD를 이용하여 증착한 산화티타늄 나노구조물에 대해 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 접촉각을 측정한 이미지이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 열-유기금속 화학기상증착 장비 110: 메인 챔버

120: 샘플 홀더 130: DC 전력공급장치

140: 밸브 150: 터보분자펌프 160: 터보분자펌프 컨트롤로 170: 로터리 펌프 210: 샘플 스테이지 220: 유리 기판

230: 열전대 240: DC전력공급선 300: 마이크로 웨이브 플라즈마 처리장치

310: 챔버 320: 로테이션 샘플 스테이지

330: 터보분자펌프 340: 유량계 및 컨트롤로

350: 마이크로 웨이브 전력공급장치 360: 매칭 박스

370: 제어 컴퓨터

Claims

기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 증착시키는 단계(단계 1); 및

상기 단계 1에서 기판 상에 증착된 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 표면을 초친수성으로 개질하기 위하여 산소 플라즈마 처리하는 단계(단계 2)를 포함하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계 1에서 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 증착시키는 단계가 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 2에 있어서,

상기 기판 상에 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물을 증착시키는 단계가 30∼50 mTorr 압력, 400∼500℃ 온도 하에서 20∼40분 동안 증착시켜 수행되는 것 을 특징으로 하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계 1에서 기판 상에 증착된 탄소가 도핑된 산화티타늄 나노구조물의 두께가 0.1∼1 ㎛인 것을 특징으로 하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 기판이 유리 기판인 것을 특징으로 하는 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계 1에서 기판에 증착된 산화티타늄 나노구조물이 아나타제상을 가진 산화티타늄 나노구조물인 것을 특징으로 하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계 1에서 기판에 산화티타늄 나노구조물을 증착하기 위한 전구체는 Ti{OCH(CH₃)₂}₄, TiBr₄ 및 TiCl₄로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 산소 플라즈마를 이용하여 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물은 접촉각이 0 초과 5˚이하인 것을 특징으로 하는, 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 제조방법.
산소 플라즈마 처리에 의해 탄소가 도핑된 표면이 초친수성으로 개질된 것을 특징으로 하는 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물.
청구항 9에 있어서,

상기 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물의 접촉각이 0 초과 5˚이하인 것을 특징으로 하는 초친수성 표면개질된 산화티타늄 나노구조물.