공머생의 공부노트

Tauc plot 공식tauc plot은 아래와 같은 공식으로 사용되며 $(\alpha hv)^{1/n}$를 y축으로 $hv$를 x축으로 하는 그래프에서 분석한다. $$(\alpha hv)^{1/n}=A^{\star}(hv-E_{g})$$ 여기서  $\alpha$ = 물질의 흡광도(absorption coefficient)$A^{\star}$ = 방정식의 기울기(일반 상수)$E_{g}$ = 밴드갭(band gap)$n$ = 전자 천이 모드(자신의 물질에 따라 임의로 선택) 직접 반도체 허용 전이 =1/2직접 반도체 금지 전이 =3/2간접 반도체 허용 전이 =2간접 반도체 금지 전이 =3 Tauc plot 적용하기 우선 물질의 흡광도를 구할 필요가 있다. 예시로는 직접 반도체인 La2Zr2O7라는 물질을 ..

Tauc plot이 왜 필요한가? 우리가 물질에 대해 공부하면서 ZnO라는 물질을 합성해보고 싶다고 생각하자. 우리가 어떠한 방법으로 물질을 필름이나 파우더로 합성하고 나서는 이 물질이 내가 의도한 물질이 맞는지, 내가 의도한 특성을 가졌는지 반드시 확인해볼 필요가 있다. 우리는 XRD로 물질의 원자 구조, 격자 상수등을 알 수 있고, XPS로 결합 특성을 파악하고 UV-VIS or Raman으로 흡광도와 결정 진동을 추가적으로 확인할 수도 있을거다. 하지만 물질의 합성을 넘어서 광-전기적 특성을 알고싶다면 조금 더 자세한 분석방법이 반드시 필요할 것이다. tauc plot은 바로 물질의 광학적 특성으로부터 밴드갭(전기적 특성)을 알아낼 수 있는 방법이다. 반도체에 대해 관심있는 사람이라면 밴드갭이 그 ..

1. XPS 분석이란? XPS는 X-ray Photoelectron Spectroscopy의 줄임말로서 광전효과가 발견된 이후 그 원리를 바탕으로 현재까지 매우 활발하게 사용되는 분석 기법이다. XPS는 XRD와 더불어 시료에 X-ray를 조사하고 그 이후 얻어지는 광전자를 바탕으로 하는 분석기법으로 X-ray와 시료의 반응을 통해 정보를 얻어낸 다는 것은 동일하나 X선의 회절이 아닌 시료에서 발산되는 전자를 바탕으로 분석하는 차이가 있다. 물질의 표면에서의 결합상태와 원소만의 특별한 결합에너지에 대한 정보를 제공할 수 있어, 시료 내에서 그 물질이 존재하고 어떤 전자 상태로 존재하는지를 밝히는데 매우 유리하기에 많은 연구에 기본적인 데이터로서 활용된다. 재료 분석 (Material Science) 고분..

UV-VIS를 통한 흡광도 분석 2 UV-VIS를 통한 흡광도 분석 분광분석법의 기본 원리 분광분석은 크게 정량분석과 정성분석으로 나뉘는데, 정량분석은 시료의 양을 파악하고 정성분석은 시료의 종류를 파악하게 된다. 특정 파장 yumy.tistory.com 앞선 포스팅에서 투과가 불가능한 시료의 투과 분석에 대해 이야기 하며 Diffuse reflectance spectroscopy (DRS)에 대해 이야기 했다. 이번 포스팅에서는 DRS에 중점을 두고 이야기 하고자 한다. Diffuse reflectance spectroscopy (DRS) 분석이란?? 물질의 흡광도는 그 물질의 근원적 특징으로 색깔, 광학적 특성 외에도 전자구조 및 밴드 구조 분석에도 활용되는 핵심적인 데이터이다. 하지만 투과가 불가능..

UV-VIS를 통한 흡광도 분석 분광분석법의 기본 원리 분광분석은 크게 정량분석과 정성분석으로 나뉘는데, 정량분석은 시료의 양을 파악하고 정성분석은 시료의 종류를 파악하게 된다. 특정 파장의 빛이 시료를 통과하게 yumy.tistory.com 이전 포스팅에서 분광분석의 기초와 투과도, 흡광도와의 관계를 간단하게 설명했다. 빛을 이용하여 분석하는 만큼 UV-VIS는 고체, 액체 심지어 기체상의 시료도 분석이 가능한데, 시료의 종류와 상관 없이 기본적인 원리는 같다. 하지만 시료의 종류와 형태 및 실험 설계에 따라 분석방법은 상이하게 다르다. 특히 물질의 전자구조(Bandgap)등을 유추해 내기 위해서는 신뢰성있는 흡광도 데이터가 필수적이다. 시료에 따른 흡광도 분석 방법 1. 액체시료 일반적인 화학종, 액..

분광분석법의 기본 원리분광분석은 크게 정량분석과 정성분석으로 나뉘는데, 정량분석은 시료의 양을 파악하고 정성분석은 시료의 종류를 파악하게 된다. 특정 파장의 빛이 시료를 통과하게 된다면 시료는 그 빛을 흡수하게 된다. 시료에 입사된 빛은 흡수(Absorbed), 반사(Reflected), 투과(Absorbed), 산란(Absorbed) 등의 4가지 상호작용을 하게 된다. 결과적으로 (입사된 빛의 세기 = 흡수+반사+투과+산란의 세기) 가 성립하게 된다.여기서 투과와 흡수를 중점적 해석을 하게되면 다음과 같이 상황을 단순화 할수 있다. 이때 산란과 반사는 무시된다.  투과도와 흡광도의 정의입사된 빛이 시료를 지나게되면 시료는 그 빛을 흡수하게 되는데 $I_{0}>I$가 항상 성립하게 된다. 이때 투과된 빛..

물질과 라만 산란의 원리 그렇다면 이러한 Raman산란 , 혹은 Rayleigh 산란은 왜 일어나고 어떤 것에 영향을 받을까? 빛은 기본적으로 전자기파이다. 시간에 따라 전자기파는 같은 지점에서 주파수에 따라 전위가 +에서 -로 바뀌고 이는 분자나 물질 자체가 전기적으로 진동하거나 내부의 전자의 움직임에 영향을 준다. 분자는 양자단위의 원자의 결합이므로 원자와 마찬가지로 원자핵과 전자를 가지고 있으며 이에 의한 분자 에너지 레벨을 가지고 있다. 당연하게도 분자는 에너지를 받으면 에너지 준위가 높아지는데 이런 에너지는 회전하거나(Erot) 제자리에서 진동하거나(Evib), 혹은 전자 준위 레벨(Eele)에 의해 축척되고 빠른 시간 내에 다시 방출된다. 즉 분자의 전체 에너지는 위의 3가지 에너지를 합한 것..

라만분석(Raman Spectroscopy)의 종류 라만분석은 분석시간도 짧고 스펙트럼의 결과가 신뢰성이 높은 뿐만이 아니라 샘플의 상황에 따라 결과에 영향을 많이 받지 않기에 Insitu 분석등으로 현 연구에서 많은 응용이 되고 있다. 특히 2D 반도체 물질(ex graphene, MoS2)같은 경우 phonon mode가 해석하기 상대적으로 용이하고 3차원 물질보다 자세한 해석이 가능하기에 2D물질 분석에 많이 응용되고 있다. monolayers, inter-layer breathing, shear modes, doping, disorder 등에 대한 분석이 가능하기에 단순히 물질 판별 뿐만이 아니라 물성이나 특징 또한 자세히 판별이 가능하다. 덕분에 라만 분석법은 25개가 넘는 변화형이 개발되었다...