| 초록 |
열플라즈마 합성법에 의해 질화 알루미늄 (AlN) 나노분말을 합성하였다. 아르곤-질소 혼합 열플라즈마 제트에 의해 마이크로 사이즈의 알루미늄 (Al) 펠렛을 기화하였고, 반응가스로서 암모니아 (NH3)가 주입되었다. 10.2 kW의 고정된 전력조건에서, NH3 는 5에서 25 L/min의 유량으로 증가하며 주입되었다. 비교적 낮은 유량인 5, 10 L/min의 NH3가 주입되었을 경우 완전히 반응하지 못한 Al을 발견하였다. X-ray diffraction, Scanning electron microscope, Transmission electron microscope 분석으로부터 합성된 AlN 분말의 크기와 결정화도는 5에서 20 L/min까지 NH3 유량을 증가시킬 때 향상됨을 확인하였다. 합성된 AlN 분말의 최대 평균 크기는 20 L/min의 NH3 주입조건에서 100 nm로 분석되었다. 그러나, 25 L/min의 NH3 유량에서 AlN의 크기와 결정화도는 급격히 감소하였다. 이러한 AlN 나노입자 합성에 대한 실험결과를 분석하기 위하여 열플라즈마 유동에 대한 전산모사를 수행하였다. 전산모사 결과 NH3 유량의 증가가 Al 기화와 직접 관련된 온도장에는 큰 영향을 미치지 않으나, Al 펠렛 주위에서의 NH3의 몰분율이 증가하여 AlN 합성이 용이해짐을 확인하였다. 10 L/min에서 20 L/min로 NH3의 주입유량을 늘릴 때 Al 펠렛 주변의 열플라즈마 와류가 점차적으로 강화되었다. 반면 이 와류는 25 L/min의 NH3가 주입될 때 급격히 저하되었다. 결과적으로, NH3의 유량과 열플라즈마에 의한 와류의 강도가 AlN 분말의 성장 시간에 큰 영향을 끼침을 확인하였다. |
