기능적으로 등급이 매겨진 구리의 제조

Scientific Reports 6권, 기사 번호: 23064(2016) 이 기사 인용

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FGM(기능 등급 재료)은 구성 경사 재료입니다. 동일한 벌크 재료 내에서 원하는 특성의 제어된 분포를 달성할 수 있습니다. 우리는 FGM의 개념을 적용한 기능 등급(FG) 금속 형광체를 설명합니다. 구리(Cu)는 금속으로 선택되고 Cu 및 Cl이 도핑된 ZnS(ZnS:Cu,Cl)는 형광체로 선택되며 FG [Cu]-[ZnS:Cu,Cl]는 매우 간단한 분말 공정으로 제조됩니다. . FG [Cu]-[ZnS:Cu,Cl]는 조밀한 Cu와 다공성 ZnS:Cu,Cl로 구성된 이중 구조의 기능성 소재를 나타내며, 6개의 등급 매개층을 통해 완전히 결합됩니다. FG [Cu]-[ZnS:Cu,Cl]의 광발광(PL)은 온도 변화에 둔감합니다. FG [Cu]-[ZnS:Cu,Cl]는 또한 365nm -UV 광에 대한 다이오드 특성과 광반응성을 나타냅니다. 당사의 FG 금속-형광체 개념은 저비용의 단순화된 제조를 가능하게 하며 다양한 전자 장치에 적용할 수 있습니다.

FGM(기능 등급 재료)은 동일한 벌크 재료 내에서 고유한 특성을 갖는 구성 구배 재료입니다. 등방성 벌크 재료와 비교하여 그 구성이나 미세 구조는 부피에 따라 점차적으로 변합니다. FGM의 원하는 특성은 그라데이션 층1,2,3,4,5,6,7,8,9의 조성 또는 미세 구조의 분포를 제어하여 얻을 수 있습니다. 이종 재료로 구성된 기계 부품에서 FGM의 구배 인터페이스는 열-기계적 응력을 줄이고 균열에 민감한 위치(예: 이종 재료의 인터페이스)에서 박리를 완화할 수 있기 때문에 FGM 개념은 부품의 내구성을 향상시키는 데 큰 이점이 있습니다. 재료1,2,3. FGM의 개념은 일반적인 균질 벌크 재료와 비교하여 동일한 벌크 재료 내에서 고유한 기능을 갖도록 설계할 수 있기 때문에 센서, 생체 재료 및 기능성 금속 복합재와 같은 다양한 응용 분야에 구현되었습니다4,5,6,7,8,9 .

황화아연(ZnS)은 실온에서 밴드갭 에너지가 3.7eV인 잘 알려진 II-VI족 반도체입니다. ZnS는 전계 방출기, 레이저 다이오드 및 센서와 같은 응용 분야를 갖춘 광전자 장치의 매력적인 재료 중 하나입니다. 또한, 불순물이 도핑된 ZnS는 전계발광소자(ELD), 음극선관(CRT), 전계방출소자(FED)와 같은 디스플레이 장치의 전통적인 발광재료용 형광체로 사용되어 왔습니다. 예를 들어, Cu 및 Cl 도핑된 ZnS(ZnS:Cu,Cl)는 청록색 가시 범위18,19,20,21,22,23에서 방출하는 효율적인 인광체입니다.

최근 나노구조(NS) 기반 ZnS가 광 감지 재료에 사용할 수 있는 잠재력이 높은 후보로 확인되었습니다. 그러나 NS 기반 ZnS에 대한 대부분의 연구는 시간이 많이 걸리는 공정이나 복잡한 화학적 경로를 포함하는 비효율적인 방법을 사용하여 수행되었습니다. 또한, 기능성 소자를 제작하기 위해서는 재료의 기능성에 맞게 가공이 이루어져야 합니다. 또한, 서로 다른 재료 간의 물리적 특성 불일치를 최소화하기 위해 프로세스가 더욱 복잡해질 수 있습니다. 특히, 기능성 소자에서는 전극으로 사용되는 전도성 물질이 필수 불가결하다. 장기적인 장치 신뢰성을 보장하려면 전극을 단단히 접착하여 기능 장치를 구성하는 다른 기능성 재료와 물리적 계수(열팽창, 열전도도, 전기 전도도)의 불일치를 최소화해야 합니다.

우리는 스파크 플라즈마 소결(SPS) 기술을 사용하여 매우 간단한 분말 공정으로 제작된 기능 등급(FG) 금속 형광체를 보고합니다. 본 연구에서는 금속 및 형광체 재료로 구리(Cu)와 Cu 및 Cl이 도핑된 ZnS(ZnS:Cu,Cl)를 각각 사용했습니다. Cu와 ZnS:Cu,Cl은 FGM의 개념을 적용하여 성공적으로 결합되었습니다. 제작된 FG [Cu]-[ZnS:Cu,Cl]는 동일한 벌크 재료 내에서 한 면은 전극의 고유 특성을 갖고 다른 면은 형광체의 고유 특성을 가짐을 보여줍니다. 우리가 아는 한, 이것은 FGM 개념을 적용하여 금속과 인광체를 결합한 최초의 구조입니다. 본 논문에서는 FG [Cu]-[ZnS:Cu,Cl]의 형태뿐 아니라 자외선(UV) 빛에 대한 발광 특성과 반응성을 조사합니다.