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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 39, Number 3
JKCSEZ 39(3)
June 20, 1995 

The Photovoltaic Effect of Iodine-Doped Metal Free Phthalocyanine/ZnO System (Ⅰ)

요오드가 도핑된 무금속 프탈로시아닌/산화아연계의 광기전력 효과 (Ⅰ)
Soun-Ok Heur, Young-Soon Kim*, Yoon-Chang Park

허순옥, 김영순*, 박윤창
무금속 프탈로시아닌/산화아연계의 감광화(photosensitization) 효율을 높이기 위하여 무금속 프탈로시아닌(H2Pc)을 요오드로 도핑[H2Pc(I)x]하였다. H2Pc 결정형에 따른 H2Pc(I)x의 요오드 도핑 함량(x)은 원소 분석한 결과 χ-H2Pc(Ⅰ)0.92이고 β-H2Pc(Ⅰ)0.96로 나타났다. H2Pc에 대한 요오드의 도핑특성은 열무게 분석(thermogravimetric analysis: TGA), UV-Vis, IR 및 Raman 스펙트럼, 그리고 전자스핀 공명(electron spin resonance: ESR)으로 측정하였고, 산화아연에 대한 H2Pc(I)x의 흡착특성은 라만 스펙트럼 및 ESR로 조사하였다. TGA 분석 결과 H2Pc(I)x에 존재하는 요오드는 약 265℃ 에서 완전히 없어졌고, 514.5nm로 여기시킨 H2Pc(I)x 및 ZnO/H2Pc(I)x의 Raman 스펙트럼에서는 주파수가 90~550 cm-1에서 I3-의 특성 피크가 나타났다. 그리고 ZnO/H2Pc(I)x는 g=2.0025±0.0005에서 ZnO/H2Pc보다 아주 강하고 좁은 ESR 신호가 나타났다. 요오드가 도핑된 ZnO/H2Pc(I)x의 감광화 효과는 요오드가 도핑되지 않은 ZnO/H2Pc보다 높게 나타났다. 즉 670nm에서 ZnO/χ-H2Pc(I)0.92의 광기전력은 ZnO/χ-H2Pc보다 약 31배 높게 나타났고, ZnO/β-H2Pc(I)0.96는 ZnO/β-H2Pc보다 약 5배 높게 나타났다. H2Pc 결정형에 따른 ZnO/H2Pc(I)x의 감광화 효과는 670nm에서 ZnO/χ-H2Pc(I)0.92가 ZnO/β-H2Pc(I)0.96보다 광기전력이 5배 높게 나타났다. 그러므로 H2Pc가 요오드로 도핑됨에 따라 광전도성이 증가되어 산화아연에 대한 가시부에서의 감광화 효과가 향상되었다.

Metal free phthalocyanine(H2Pc) partially doped with iodine, H2Pc(Ⅰ)x, has been made to improve photosensitizing efficiency of ZnO/H2Pc. The content of iodine dopant level(x) for H2Pc(Ⅰ)x upon H2Pc polymorphs was characterized as χ-H2Pc(Ⅰ)0.92 and β-H2Pc(Ⅰ)0.96 by elemental analysis. Characterization of iodine-oxidized H2Pc were investigated by TGA (thermogravimetric analysis), UV-Vis, FT-Ir, Raman and ESR (electron spin resonance) spectrum, and the adsorption properties of H2Pc(Ⅰ)x on ZnO were characterized by means of Raman ESR studies. TGA for H2Pc(Ⅰ)x showed a complete loss of iodine at approximately 265℃ and Raman spectrum of H2Pc(I)x and ZnO/H2Pc(I)x at 514.5 nm showed characteristic I3- patterns in the frequency region 90∼550 cm-1. ZnO/H2Pc(I)x exhibited a very intense and narrow ESR signal at g=2.0025±0.0005 compared to H2Pc/ZnO. Iodine doped ZnO/H2Pc(I)x showed a better photosensitivity compared to iodine undoped ZnO/H2Pc. That is, the surface photovoltage of χ-H2Pc(I)0.92/ZnO was approximately 31 times greater than that of ZnO/χ-H2Pc and ZnO/β-H2Pc(I)0.96 was 5 times more efficient than ZnO/β-H2Pc at 670 nm. And the dependence of photosensitizing effect upon H2Pc polymorphs was exhibited that the surface photovoltage of ZnO/χ-H2Pc(I)0.92 was approximately 5 times greater than ZnO/β-H2Pc(I)0.96 at 670 nm. Therefore Iodine doping of H2Pc resulted in increase in photoconductivity of H2Pc and photovoltaic effect of ZnO/H2Pc in the visible region.

163 - 175
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