광전기화학적 물 분해를 위한 구리 산화물 반도체 전극의 제작 및 특성 평가 :

민병국

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자료유형: 학위논문

저자정보: 민병국 (충남대학교, 忠南大學校大學院)

지도교수: 김효진

발행연도: 2018

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이용수13

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

산화아연 나노막대가 내장된 아산화구리 박막 구조를 이용한 산화물 광양극 제작 및 광전기화학적 특성

민병국 , 김효진 한국재료학회지 2019.01 학술저널

2018

광전기화학적 물 분해를 위한 구리 산화물 반도체 전극의 제작 및 특성 평가

민병국 차세대기판학과 2018.01 학위논문

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In this work, we report on photoelectrochemical (PEC) properties Cu2O/ZnO oxide heterojunction photoelectrode under visible light. Cu2O is known to have a suitable bandgap (Eg = 1.9~2.2 eV) and band position for water reduction under visible light, but displays an insufficient PEC performance of water splitting for hydrogen production. Recently, oxide semiconductor heterojunction structures have been explored to open a possibly of enhancement in the PEC performance due to the unique synergistic effect of the bilayer heterostructure. We try to fabricate an oxide heterojunction structure with ZnO nanorods embedded in Cu2O thin film on indium-tin-oxide-coated glass substrate by combining a hydrothermal synthesis method and a electrodeposition method. The crystalline structures and morphologies of the fabricated Cu2O/ZnO heterojunction structure are characterized by using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The PEC properties of the Cu2O/ZnO heterojunction photoelectrode are evaluated by photocurrent conversion efficiency measurements under white light illumination. Cu2O/ZnO heterojunction photoelectrode reaches 0.87% at -0.6V (vs. Hg/HgCl2) in 0.1 mM Na2SO4 electrolyte. Cu2O/ZnO heterojunction photoelectrode indicated a 30% increase in the photocurrent density compared to a Cu2O thin film photoelectrode. It is anticipated that Cu2O/ZnO oxide semiconductor heterojunction photoelecrode could be well-adapted to PEC hydrogen production due to a simple and low-cost fabrication method.

1. 서 론 1
2. 이론적 배경 4
2.1 ZnO 물성 4
2.2 Cu2O 물성 7
2.3 스퍼터링법 11
2.4 수열합성법 14
2.4.1 수열합성법의 조건 14
2.4.2 결정화 공정 이론 15
2.4.3 결정의 형상 및 입도 제어 16
2.4.4 수열합성법의 변수 19
2.5 전해도금법 21
2.6 광전기화학적 물 분해 24
3. 실험 방법 27
3.1 Cu2O 박막/ZnO 나노로드 이종접합체 27
3.1.1 기판 27
3.1.2 ZnO seed layer 및 나노로드 형성 27
3.1.3 Cu2O 박막 형성 28
3.2 Cu2O 박막/ZnO 나노로드 이종접합체의 특성 분석 28
4. 결과 및 고찰 31
4.1 Cu2O 박막/ZnO 나노로드 이종접합체의 구조적 특성 31
4.2 Cu2O 박막/ZnO 나노로드 이종접합체의 광전기화학적 물 분해 특성 40
5. 결론 50
참고 문헌 51
ABSTRACT 55

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