| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2019년 봄 (05/15 ~ 05/17, 평창 알펜시아 리조트) |
| 권호 |
25권 1호 |
| 발표분야 |
C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 |
질산 산화 및 ALD 공정을 통한 Nanoporous-Si/TiO2 광전극의 표면 및 계면 특성 평가(Evaluation of surface and interfacial properties of Nanoporous-Si/TiO2 photoelectrode by nitric acid oxidation and ALD process) |
| 초록 |
광전기화학적 물분해(Photoelectrochemical water splitting)는 물과 태양 빛만으로 수소를 생산할 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 특히, 광 흡수량을 증가시키는데 효과적인 구조를 갖는 나노 구조의 실리콘을 통한 광전기화학적 물분해에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 나노 구조의 실리콘은 비표면적의 증가로 인해 결함이 증가되고 산화되기 쉽다. 또한 실리콘만으로는 흡수할 수 있는 빛의 파장대가 한정적이라는 한계점이 있다. 이러한 문제들을 해결하고자 ALD 공정을 통한 passivation layer 증착에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 ALD 공정 중 실리콘 표면에 자연적으로 발생하는 native oxide, 실리콘과 증착 물질 사이의 mismatch 등은 실리콘과 증착 물질 표면 및 계면의 결함으로 작용해 전자가 원활한 흐름을 하지 못하여 효율 저하의 원인이 된다. 따라서 광전극과 passivation layer의 표면과 계면의 결함을 최소화하며 더 많은 전자를 흘릴 수 있는 구조에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 Nanoporous 실리콘 표면에 질산 산화 공정을 통해 SiO2층을 형성한 후 ALD 공정을 통해 5nm의 TiO2층을 증착하였다. 질산 산화 공정을 통해 형성한 얇고 치밀한 SiO2층과 ALD 공정을 통해 올린 TiO2층은 원활한 전자의 흐름을 돕고 더 넓은 파장대의 빛을 흡수할 수 있어 광전기화학적 물분해의 효율이 높아지는 것을 확인하였다. 제조한 Nanoporous-Si/TiO2 전극의 구조 및 성분은 투과전자현미경(Transmission electron microscope), 주사전자현미경(Scanning electron microscope), XPS(X-ray photoelectron spectroscopy), UV-Vis 등을 통해 분석하였으며, Potentiostat을 이용해 제조한 전극의 성능을 확인하였다. |
| 저자 |
한도형, 지승환, 윤혜원, 이진호, 김륜나, 김우병
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| 소속 |
단국대 |
| 키워드 |
Photoelectrochemical water splitting; Nanoporous-Silicon; Nitric acid oxidation of silicon; ALD; TiO2
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