졸겔법을 이용한 ZnO용액제조

1.실험 목적
졸-겔법을 이용하여 ZnO용액을 제조하고 Spin coating법을 사용하여 발광 박막의 제조를 통하여 박막재료 제조공절 및 졸-겔법 이해를 돕는다.
2.실험 이론
① 졸-겔법이란 “졸-겔 세라믹스(sol-gel derived ceramics)"를 제조하는 방법을 말한다. 다시 말하면 ”졸-겔 세라믹스“의 과정을 거치는 공정을 말한다. 여기서 졸(sol)이란 일반적으로 1~1000nm정도의 입자들로 이루어져 있어서 중력의 작용이 무시할 정도로 작아 van der waals 인력이나 표면 전하가 주로 작용하여 침전이 발생하지 않고 분산된 콜로이드 서스펜션을 말한다. 이러한 입자들은 초기에 분말상의 입자들이 분산된 경우이거나 혹은 화학약품들의 반응에 의해 형성된 경우일 수가 있다. 이렇게 형성된 졸은 그 분산매인 용액의 제거에 의해 겔로 전이된다. 졸과는 달리 유동성이 상실된 겔을 열처리 하여 일반적인 세라믹스를 만든다. 졸-겔법은 1970년대 들어서 양질의 유리왿� 세라믹스의 제조로 각광받기 시작하여 최근에는 박막 코팅공정의 발전으로 여러 산업분야에 응용되어지고 있다.
1)졸-겔법의 분류 ①
일반적으로 졸-겔법은 colloidal sol-gel 공정과 alkoxide sol-gel 공정의 두 가지로 분류할 수 있다.②그림
colloidal sol-gel 공정은 작은 non-polymeric의 입자(1~100nm)들이 액상 내에 분산되어 있는 형태를 말한다. 용액 내에 colloids의 안정성은 반 데르 발스 힘, surface charge, steric interaction 등 복합 효과에 의하여 유지되는데, 여기서 농도가 증가하거나 표면전하의 전하가 변하면 그 입자들은 서로 응집하여 유동성 있는 sol로부터 단단한 gel로 변화한다. 한편 alkoxide sol-gel 공정은 유기금속 화합물을 포함하고 있는 sol이 가수분해왿� 응축과정을 거쳐 3차원 망목구조를 형성하게 된다. 또 oligomers (momomers, dimers, trimers, etc)를 포함하고 있는 이러한 용액은 colloids보다 크기왿� 밀도가 더 작다. oligomers 간의 화학반응은거시적인 규모에서 분자 응집체를 형성할 수 있을 때 발생한다. 졸-겔 세라믹스를 제조하는 공정은 다음과 같다.