학과 사이트에는 그 연구실을 지도하는 교수님의 전공이 ‘X-ray’라고 적혀 있어서 광학을 연구하는 분인 줄 알았는데 내막을 보니 그게 아니었다. 광학은 단지 수단에 불과했고, 그 수단을 이용해 분석하는 대상은 바로 고체였다. 종강하여 6월 21일경 실험실에서 미팅을 진행하여 저와 또 다른 학부 연구생을 지도하게 될 박사가 (여담이지만 상당히 비주얼이 좋은 젊은 편이다.) 나와서 PPT형식으로 향후 계획/연구주제/이론에 대해 간단히 설명하는데 주제명은 “Perovskite 구조 세라믹 물질의 도핑에 의한 형광특성 연구”이다. 음…그렇구나. 결론적으로 말하면, 이것은 「고체 물리학」(Solid State Physics)에 관한 테마이다. 학과 사이트에는 그 연구실을 지도하는 교수님의 전공이 ‘X-ray’라고 적혀 있어서 광학을 연구하는 분인 줄 알았는데 내막을 보니 그게 아니었다. 광학은 단지 수단에 불과했고, 그 수단을 이용해 분석하는 대상은 바로 고체였다. 종강하여 6월 21일경 실험실에서 미팅을 진행하여 저와 또 다른 학부 연구생을 지도하게 될 박사가 (여담이지만 상당히 비주얼이 좋은 젊은 편이다.) 나와서 PPT형식으로 향후 계획/연구주제/이론에 대해 간단히 설명하는데 주제명은 “Perovskite 구조 세라믹 물질의 도핑에 의한 형광특성 연구”이다. 음…그렇구나. 결론적으로 말하면, 이것은 「고체 물리학」(Solid State Physics)에 관한 테마이다.
결정군의 categorization에 대한 이해를 돕는 Venn Diagram 결정군의 categorization에 대한 이해를 돕는 Venn Diagram
연구 이론 리뷰 겸 간단히 설명하자면 Perovskite 물질이란 $AB\combi{X}_3$ABX3 연구 이론 리뷰 겸 간단히 설명하자면 Perovskite 물질이란 $AB\combi{X}_3$ABX3
형태의 화학식을 갖는 물질로서 유전체에 속하면서 압전성을 동시에 갖는 물질이라 할 수 있다. 물질의 결정군을 분류하는 상의 반다이어그램에서 볼 수 있듯이 압전체면 유전체의 부분집합이기 때문에 무조건 분극이 발생하는 유전체의 일종이다. 하지만, 유전체라고 해서 무조건 압전체라고 하는 것은 아니다. 유전체는 워낙 익숙한 개념이기 때문에 통과해 압전성에 대해 말하자면 압전체는 외부에서 물질에 ‘Stress(응력)’를 가했을 때 물질 내부 구조를 구성하는 원자의 일부가 Shifting돼 전기적 중성이 깨지고 분극이 발생하는 물질을 의미한다. 아래 그림을 보면 이해하기 쉽다. 형태의 화학식을 갖는 물질로서 유전체에 속하면서 압전성을 동시에 갖는 물질이라 할 수 있다. 물질의 결정군을 분류하는 상의 반다이어그램에서 볼 수 있듯이 압전체면 유전체의 부분집합이기 때문에 무조건 분극이 발생하는 유전체의 일종이다. 하지만, 유전체라고 해서 무조건 압전체라고 하는 것은 아니다. 유전체는 워낙 익숙한 개념이기 때문에 통과해 압전성에 대해 말하자면 압전체는 외부에서 물질에 ‘Stress(응력)’를 가했을 때 물질 내부 구조를 구성하는 원자의 일부가 Shifting돼 전기적 중성이 깨지고 분극이 발생하는 물질을 의미한다. 아래 그림을 보면 이해하기 쉽다.
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페로브스카이트 구조 페로브스카이트 구조
Perovskite의 구조를 보여주는 그림인데, 이렇게 육각형의 Perovskite 물질에 Stress를 가하면 내부 구조가 변형되어 도상 3차원의 한가운데 위치한 Bsite가 중심에서 시프트된다. 이렇게 시프트된 비사이트가 위에서 설명한 원리처럼 기존의 질서 잘 유지된 전기적 중성을 부수면서 분극을 발생시키는 것이다. 예를 들어 양쪽에서 Perovskite 면에 수직으로 스트레스를 주어 구조를 변형시킨다고 생각해보자. 그러면 아래 다음 조잡한 그림과 같이 중심의 B site가 shift되는 것을 상상할 수 있다. Perovskite의 구조를 보여주는 그림인데, 이렇게 육각형의 Perovskite 물질에 Stress를 가하면 내부 구조가 변형되어 도상 3차원의 한가운데 위치한 Bsite가 중심에서 시프트된다. 이렇게 시프트된 비사이트가 위에서 설명한 원리처럼 기존의 질서 잘 유지된 전기적 중성을 부수면서 분극을 발생시키는 것이다. 예를 들어 양쪽에서 Perovskite 면에 수직으로 스트레스를 주어 구조를 변형시킨다고 생각해보자. 그러면 아래 다음 조잡한 그림과 같이 중심의 B site가 shift되는 것을 상상할 수 있다.
B 부위가 수평응력에 의해 표면으로 이동하는 B 부위가 수평응력에 의해 표면으로 이동함
그리고 Perovskite의 Asite or Bsite에 임의의 다른 원소로 도핑을 하여 A’or B’site에 substitute 시킨 후, 그것을 기존의 Perovskite와 3차원 공간 상에 교대로 배치합니다. 이렇게 구성되는 물질을 ‘Double Perovskite’라고 합니다. 그리고 Perovskite의 Asite or Bsite에 임의의 다른 원소로 도핑을 하여 A’or B’site에 substitute 시킨 후, 그것을 기존의 Perovskite와 3차원 공간 상에 교대로 배치합니다. 이렇게 구성되는 물질을 ‘Double Perovskite’라고 합니다.
이중 페로브스카이트 구조의 예 이중 페로브스카이트 구조의 예
이론 소개는 여기까지면 충분하고 앞으로 무엇을 했는지 공개하겠습니다. 이론 소개는 여기까지면 충분하고 앞으로 무엇을 했는지 공개하겠습니다.
본인은 Li(리튬), Nb(나이오븀), Sr(스트론튬), La(란탄), Eu(유로흄) 등 5가지 원소를 섞어 물질을 만들었다. 이때 물질의 화학식 계수 x에 따라 각 원소의 비율과 정량을 변화시키고 비율은 Eu만 0.03으로 고정하였다. 본인은 Li(리튬), Nb(나이오븀), Sr(스트론튬), La(란탄), Eu(유로흄) 등 5가지 원소를 섞어 물질을 만들었다. 이때 물질의 화학식 계수 x에 따라 각 원소의 비율과 정량을 변화시키고 비율은 Eu만 0.03으로 고정하였다.
데이터 테이블 데이터 테이블
데이터 테이블에서 보듯이, 화학식의 x의 계수는 0~1사이에서 0.1씩 variation을 주었다. x=0의 때가 Perovskite구조에서 LiNbO3의 화학식을 나타내는 물질이고 x=1의 때는 바로 Double-Perovskite구조에서 SrLaNbO6의 화학식으로 표현된다.표와 같이 x=0에서 시작된 x=1.0까지, 즉 Perovksite에서 Double-Perovskite구조에 물질의 상이 변화할 때, Asite in Li이 최종적으로 A’site in Sr로 대체된다.B site의 Nb는 B’site의 La로 대치되지만 B’에도 Nb는 일정 부분 존재한다.Eu의 경우는 0.03에서 비율을 같이 해서 역시 B와 B’에 동시에 존재한다.이 연구의 핵심은 바로 중간 x=0.1~0.9 part이다.x=0인 물질과 x=1.0이다 물질은 세상 물질에 대한 XRD빅 데이타베이스인 “JCPDS(Joint Commit Powder Diffraction Standard)”에 해당 물질의 X-ray diffraction물성 데이터가 이미 존재한다.그러나 중간 부분의 x=0.1~0.9구간은 그렇지 않다.그러므로, 화학식에 있어서 그 중간 농도(계수)x=0.1~0.9까지의 9개의 시료를 추가로 제작하고 그 시료에 XRD측정(X-Ray Diffaction)과 PL&PLE측정(Photoluminiscence&Photoluminiscence excitation)을 통해서 x=0, x=1.0의 양끝이 아니라 Perovskite>Double Perovsite에 변하는 그 중간 과정의 물질의 물성을 연구하는 것이 이번 여름 인턴 주제이다.*XRD측정과 PL&PLE측정이 무엇인지는 이 포스팅에서 길게 설명하기 어려운 관계에서 이미 훌륭하게 설명하고 주신 다른 분들의 링크에 남긴다.*https://blog.naver.com/ggyuap/222431334052
결정학적 분석법_X-ray Crystallography,X-ray Diffractometry,XRD) <결정학적 분석법> – X-ray Crystallography,X-ray Diffractometry) – 전자빔 결정… blog.naver.com 결정학적 분석법_X-ray Crystallography,X-ray Diffractometry,XRD) <결정학적 분석법> – X-ray Crystallography
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[OLED] What is Photo Luminescence (PL)? “What is Photo Luminescence?” This is a way to allow light to come out. Photo L…blog.naver.com [OLED] What is Photo Luminescence (PL)? “What is Photo Luminescence?” This is a way to allow light to come out. Photo L···blog.naver.com
In this way, over the past four weeks, a total of eight samples with x=0, x=1.0 ends and x=0.1 to 0.6 were compared with JCPDS using the Origin program. And the project ran into difficulties, and after consultation with the doctor and the undergraduate students, the plan will be revised. Let’s see why··· In this way, over the past four weeks, a total of eight samples with x=0, x=1.0 ends and x=0.1 to 0.6 were compared with JCPDS using the Origin program. And the project ran into difficulties, and after consultation with the doctor and the undergraduate students, the plan will be revised. Let’s see why···
XRD datas for x=0, 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,1.0 with JCPDS XRD datas for x=0, 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,1.0 with JCPDS
정규화(JCPDS 데이터는 없습니다) 정규화(JCPDS 데이터는 없습니다)