콜로이드성 CdS 반도체의 형성과 안정도에 관한 연구

Abstract

콜로이드성 CdS 반도체의 형성과 안정도에 관한 연구는 태양에너지 전환측면에서 중요한 의미를 가진 연구로써, 본 실험은 콜로이드성 CdS 반도체의 안정화제로 EDTA, 전해질 및 계면활성제를 사용하고 완충용액의 액성을 바꿀때, 콜로이드성 CdS 반도체 입자의 에너지적 특성의 변화와 콜로이드 입자의 크기 및 혼탁도의 변화를 측정하였다. 콜로이드성 CdS 반도체 입자의 띠 간격(Band gap) 에너지를 결정하기 위해 분광광도법을 이용하였으며 콜로이드성 CdS 반도체 용액의 시간에 따른 안정도의 변화를 관찰하기 위해 흐림법(Turbidimetry)과 네펠로법(Nephelometry)을 이용하였다. 콜로이드성 CdS 반도체 입자의 현탁액은 사용하는 EDTA의 농도가 10^(-3)M 이하일 때 24시간동안 안정한 콜로이드상태로 유지되었으며, 이는 가시광선영역의 spectrum으로부터 띠 간격에너지가 효과적으로 증가하는 사실로 확인되었다. 또한 Tris(hydroxymethy1) - aminomethane 완충용액을 사용하므로써 안정화제로서의 EDTA 역할을 증대시키는 효과를 얻을 수 있었다. 콜로이드성 CdS 반도체에 미치는 전해질의 영향을 고려해 본 결과, 같은 양이온인 Na(Ⅰ)을 포함한 경우는 혼탁도가 비슷하였으나 2가 양이온인 Mg(Ⅱ) 이온이 포함된 콜로이드성 CdS 반도체 용액과 비교해 보았을 때 1가양이온이 포함된 경우 혼탁도가 24시간동안 보다 작게 유지되는 것으로 나타났으며, 이 때의 혼탁도값은 NaCl ＜ Na_(2)SO(4) ＜ MgCl_(2) 순서로 증가하였다. 비이온성 계면활성제(Triton X-100)을 포함한 콜로이드성 CdS 반도체용액은 이온성 계면활성제인 SDS와 CTAB이 포함된 용액의 안정도보다 컸다. 이는 시간에 따른 투과도의 차이(SDS ＜ CTAB ＜ Triton X-100)로 알 수 있었으며, 비이온성 계면활성제가 포함된 콜로이드성 CdS 반도체의 안정도가 큰 원인은 콜로이드와의 인력이 존재하지 않음에 기인한다고 설명하였다.;In view of solar energy conversion, the formation and stability of colloidal CdS semiconductor are very, important and the energetic propeties and size, turbidity of colloidal CdS semiconductor particles were measured by using EDTA and electrolytes (MgC1_(2), NaCl , Na_(2)SO_(4)), surfactants (Sodium dodecyl-sulfate, Cetyltrimethylammonium bromide, Triton X-100) as the stabilizer and by changing the buffer solution. The method for determining the Band gap energy of colloidal CdS semiconductor used by Spectrophotometry and its stability as the function of time was determined by Turbidimetry and Nephelometry. CdS semiconductor particle suspension with [EDTA]≤10^(-3)M was maintained as the stable colloidal states for 24 hours and its band gap energy was increased effectively and it could be obtained the effect which a role of EDTA as a stabilizer was supported by using Tris(hydroxymethyl)-aminomethane buffer solution. Considering the effects of electrolytes, the value of turbidity was similar to electrolytes with the same cation valence, Na(I), but turbidity of CdS suspensions with monovalent cation electrolyte was smaller than that of divalent cation, Mg(Ⅱ), and also the increasing order of turbidity was obtained NaCl<Na_(2)SO_(4)<MgCl_(2). Compared with ionic surfactants (SDS, CTAB), colloidal CdS semiconductor suspension with nonionic surfactant (Triton X-100) was maintained with high stabilitis for 24 hours and increasing order of the stability was SDS<CTAB<Triton X-100. It was interpreted in terms of difference in transmittance as the function between colloidal CdS semiconductor particles and nonionic surfactant.