2013-08-28
org.kosen.entty.User@55ec8ded
박철민(cheolminpakr9)
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질문: "ZnO surface defect에 포획된 산소분자는 진공상태에서 왜 탈착되는가?"
Surface defect이 있는 ZnO를 진공상태에서 오래 두어도 확률적으로 적게 존재하는 산소분자가 모든 defect에 trap될 거라고 생각했습니다. 하지만 실험 논문을 보면 10^-6 torr의 진공에서 surface의 defect에 산소의 trap이 적어져 conductivity가 향상됨을 보았습니다.
"왜 그런가 ?"에 대해서 생각해 보았습니다. 제가 알기로는 진공은 단위공간에 존재하는 기체 분자수의 작은 정도로 알고 있습니다.
이와 관련하여 틀릴지 모르지만 두가지로 추정해 보았습니다.
(추정 1): 진공에서 Mean free path가 길어진 분자들에게 가속도가 발생했고, 이 분자들이 surface와 충돌하여 기존에 있던 산소 분자를 밖으로 튀어나오게 하여 defect에 trap되는 산소양이 적어짐.
(추정 2): 산소 분자의 농도가 평행상태로 뒤기 위한 확산 과정에서 suface의 단위 공간에 존재하는 defect의 밀도가 더 커서 그런가? 즉, surface의 defect들이 상당히 많은 경우 산소의 확산시 이미 surface defect의 산소와 분위기는 평행상태가 됨. (하지만, 만약 이렇다면, 이때 또다른 의문점은 ZnO surface의 defect과 산소분자간의 binding energy에 의하여 affractive force가 작용할 텐데, 이 힘은 산소의 확산과 비교될 만큼 작은 것인지 궁금합니다.)
재료 및 화학에 대해서 공부가 부족하여 질문 드립니다.
가르쳐 주시면 대단히 감사하겠습니다.
- 산소확산
- ZnO
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 1
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답변
안길홍님의 답변
2013-08-28- 0
압력이 낮아진다고 하여 흡착된 산소가 떨어져 나가는 것이 아니고 흡착된 산소가 떨어져 나갈려면 산소가 없는 기체상태에서 가열을 하여 주어야 합니다. ZnO, SnO2 및 TiO2와 같이 energy gap이 큰 물질에서 대기압에서와 달리 압력이 낮은 진공에서 전도도가 높아지는 이유는 전도 channel이 달라지기 때문입니다. 첨부한 그림과 같이 압력이 0.1Pa이하에서는 전도도가 surface dominated state로 되어 전도가 surface channel을 형성하고, 대기압에서는 bulk dominated state로 되어 전도가 bulk channel이 되기 때문입니다.