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질화규소와 산화질화규소 화합물의 다양한 구조와 기능

전문가 제언: ○ 규산염은 지구상에서 다른 어떤 광석보다 많이 존재한다. 심지어 생명의 기원도 규산염 표면에 자가-응집된 바이오분자까지 거슬러 갈 수 있다. 또한 산화규소 형태의 자기, 유리, 도자기, 시멘트, 콘크리트, 그리고 오늘날 널리 사용되는 마이크로- 또는 메소기공 규소산화물, 반도체 재료 같은 인공 소재로서 지구상의 문화/과학/기술 발전의 상징으로 평가되는 물질이다.

○ 질화규소 화합물의 합성에 대한 기술적 문제가 해결되면서 다양한 구조와 광범위한 특성을 가진 새로운 질화규소, 산화질화규소, SiAlONs 화합물들이 합성되고 이들의 특성에 대한 연구들이 수행되고 있다. 특히 규소산화물을 능가하는 구조와 특성의 다양성이 밝혀지면서 이 계열 화합물들에 대한 관심이 높아지고 있다.

○ Si3N4와 비슷하게 많은 질화규소 화합물들이 높은 열적, 화학적, 기계적, 안정도를 가지며 높은 띠 간격과 실질적으로 높은 굴절률을 나타낸다. 따라서 SHG(Second Harmonic Generation), 이-광자 흡수 같은 비선형 현상에 기초한 활용에서 많은 강점을 가진 물질들이다. 이를 위하여 단결정과 결정성장에 대한 연구들이 수행되고 있으며, 특히 초임계 암모니아 열분해 방법이 이러한 질화물의 크고 광학적으로 순수한 단결정을 만드는 좋은 기술이 될 것이다.

○ 비금속 질화물들 중에서 대단히 높은 화학적/열적 안정도, 가시 광 영역에서의 흡수가 없는 고 투명성, 큰 띠 간격 등의 특성을 가진 산화질화규소 화합물들이 Eu2+ 또는 Ce3+ 같은 희토류 원소 도핑을 위한 기질로 이상적인 특성을 가지고 있다. 우리나라에서도 화학연구원을 비롯하여 관련 학계/산업계에서 고출력 청색 GaN에 기초한 pc LEDs 제조를 위하여 산화질화규소 화합물을 이용한 효율적인 기능성 광학 물질에 대한 연구가 수행되고 있다.

저자: Martin Zeuner, Sandro Pagano, and Wolfgang Schnick
자료유형: 학술정보