| 초록 |
산화철(Fe2O3)은 태양 에너지 전환 분야에서 많이 사용하고 있는 물질이다. 특히, α-Fe2O3(혹은 Hematite)는 광촉매 혹은 물 분해 분야 등에서 많이 사용 되고 있다. 이번 연구에서는, 나노 및 마이크로 크기의 Hole, Pillar, Line, Convex 및 Cone 등 다양한 구조체를 UV 경화 임프린트 패턴 공정을 이용하여 산화철 나노입자가 분산되어 있는 레진으로 제작하는 공정에 대해 다루었다. 앞의 공정을 통해 제작한 산화철 나노 입자로 이루어진 다양한 구조체들은 광학적 특성과 같이 다양한 특성으로 발전할 수 있는 것을 기대 할 수 있었다. 다양한 기능을 가진 나노 입자 구조체를 제작 하기 위해서, 먼저 polydimethylsiloxane (PDMS)를 이용하여 원하는 모양의 구조체 몰드를 형성한다. PDMS 몰드 위에 산화철 나노입자가 분산되어 있는 레진을 Spin-coating 공정을 이용하여 코팅을 한 후, 코팅된 몰드 위에 기판을 천천히 덮어 최대한 일정하게 접촉시킨다. 그리고, 압력과 UV source를 PDMS 몰드 위에 적용하여 residual layer를 줄이면서 동시에 산화철 나노 입자 용액을 경화 시킨다. 그리고 나서, PDMS 몰드를 산화철 구조가 형성된 기판으로부터 떼어 내는 공정을 이용하여 산화철 구조체를 제작한다. 산화철 구조의 형상학적, 구조적, 광학적에 대해서 알아 보기 위해서 주사형 전자 현미경과 X-ray 회절 고니오미터, 타원 편광 분광기, UV-Vis 분광기를 이용하여 분석하였다. 앞의 분석장비를 이용하여, 산화철 나노입자 용액을 이용하여 제작한 구조체가 유리기판 위에 성공적으로 잘 형성 된 것을 확인 하였으며, 나노 입자 산화철의 열처리 온도와 조성에 따른 굴절률 및 결정화 정도의 차이를 분석하였다. 또한, 산화철 구조체 모양에 따른 투과도, 반사도, 흡수도 및 산란도를 확인하여 광학적 특성에 대해서도 알아보았다. 마지막으로, UV 경화 임프린트 공정을 이용하여 제작한 산화철 나노입자 구조 패턴을 이용하여 다양한 특성에 대해서 알아 보았으며, 향후 응용분야에 대해서 논의할 것이다. |
