8. 반도체 나노입자의 분광학적 성질(예비)

목차

1. 실험목적
2. 실험이론 및 배경
3. 장치 및 시약
4. 실험방법
참고문헌

본문내용

최근 분자계와 벌크의 중간적인 크기를 가진 나노입자(nanoparticle, nanocrystal or quantum dot)들의 합성과 이들의 성질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 이유는 비록 벌크와 같은 구조를 가진다 하더라도 나노입자는 그 크기에 따라서 성질이 상당히 다르게 나타난다. 이러한 나노입자는 재료화학의 새로운 연구분야를 창조하였고 그것의 응용성에 대하여 많은 제안이 나오고 있다. 이 실험에서는 반도체 나노입자를 합성하고 그 분광학적 성질을 관찰하여 크기와 분광학적 성질 사이의 관계를 고찰할 것이다.

<중 략>

그러나, 작은 나노 반도체 입자(지름 20~100nm 정도)의 경우, 벌크(bulk) 고체와 다른 광학적 성질을 보인다. 입자의 크기가 작아짐에 따라 다음의 두 가지 광학적 효과를 관찰할 수 있다. (그림 1) 첫째, 벌크의 에너지 띠를 구성하는 에너지 준위가 점차로 비연속적으로 되면서 양자화된다. 즉, 분자와 비슷한 에너지 준위 형태를 갖는다. 둘째, 띠간격의 크기가 증가한다. 이러한 나노입자의 크기의 변화에 의한 성질의 변화를 “양자크기효과(quantum size effect) 또는 양자갇힘효과(quantum confinement effect)"라고 부른다. 이 효과에 의하여 나노입자는 분자 또는 다른 분광학적 성질을 보이고 여러 양자역학을 이용하여 설명할 수 있다.

<중 략>

원자핵에 종속된 전자들은 연속적인 에너지를 가질 수 없고, 양자화된 에너지를 갖고 있다. 범위 안에 아무 값의 에너지를 가질 수가 없고, 특정 값의 에너지만을 가질 수 있다는 것이다. 원자가 하나일 때는 양자화된 에너지 준위가 선의 형태로 나타난다. 원자가 가질 수 있는 에너지가 몇 개의 선으로 나타나는데, 하지만, 공유결합을 통한 고체결정구조가 되면 얘기는 달라진다.
원자간, 전자간, 원자와 전자간의 간섭이 발생하면서, 에너지 준위는 세분화 되고 그 간격이 촘촘해진다. 그와 동시에 에너지 준위가 겹치는 부분에서는 에너지 준위가 반발하면서 멀어진다.

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