Carbon dots (CDs) are versatile nanomaterials with tunable luminescent properties. We used a natural plant kaempferol as a carbon source to synthesize multicolor CDs by reacting it with various nitrogen sources. Blue, green, and red CDs (B-CDs, G-CDs, and R-CDs) with emission wavelengths of 445 nm, 510 nm, and 600 nm respectively were successfully synthesized. Their photoluminescence quantum yields of are up to 37.4%, 20.1%, and 30.8%, respectively. Surface analysis revealed abundant nitrogen groups influencing luminescence. B-CDs and G-CDs show excitation-dependent emissions, indicating a potential correlation between their luminescence and particle sizes, while R-CDs exhibit excitation-independent emission, suggesting they belong to molecular state CDs. All three CDs exhibit stable luminescent performance, as well as good salt resistance and photobleaching resistance. The practical application of multicolored CDs in anti-counterfeiting fluorescent inks was further explored. This work offers a straightforward, eco-friendly route to synthesize multicolor CDs.

Nitrogen-doped carbon dots (N-CDs), derived from the biomass (anthocyanin), are the novel additive to the nanocarbon materials, which is expected to bring a wide spectrum of novel applications. Moreover, metallic oxides are emerging for their unique potential for electrocatalysis. Herein, we report the synthesis of N-CDs for the selective detection of Fe3+ with a limit of detection of 2.57 μM in the range of 5–60 μM using ethylenediamine and H2O2 by a hydrothermal method. The obtained N-CDs displayed a spherical morphology with a particle size range of 2–7 nm and emitted blue luminescence at 394 nm under excitation at 319 nm. Meanwhile, we have demonstrated the fabrication of cost-efficient electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) in an alkaline medium, employing N-CDs. Owing to the successful incorporation of N-CDs into NiO nanospheres, the resulting N-CDs/NiO with large surface areas, fast charge transfer, and increased conductivity vastly improved the catalytic activity. Remarkably, the optimal of N-CDs/NiO composite requires the overpotential of only 380 mV at a current density of 10 mA cm− 2 and a relatively low Tafel slope of 57.96 mV dec− 1 compared with pure NiO. These results open up a facile route for the application of N-CDs and offer prospects for CD-metal hybrids as high OER catalysts in electrochemical energy devices.

To improve photocatalytic performance, CdS nanoparticle deposited TiO2 nanotubular photocatalysts are synthesized. The TiO2 nanotube is fabricated by electrochemical anodization at a constant voltage of 60 V, and annealed at 500 for crystallization. The CdS nanoparticles on TiO2 nanotubes are synthesized by successive ionic layer adsorption and reaction method. The surface characteristics and photocurrent responses of TNT/CdS photocatalysts are investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), UV-Vis spectrometer and LED light source installed potentiostat. The bandgaps of the CdS deposited TiO2 photocatalysts are gradually narrowed with increasing of amounts of deposited CdS nanoparticles, which enhances visible light absorption ability of composite photocatalysts. Enhanced photoelectrochemical performance is observed in the nanocomposite TiO2 photocatalyst. However, the maximum photocurrent response and dye degradation efficiency are observed for TNT/CdS30 photocatalyst. The excellent photocatalytic performance of TNT/CdS30 catalyst can be ascribed to the synergistic effects of its better absorption ability of visible light region and efficient charge transport process.

CdO와 황의 사용량을 달리하며 콜로이드상태의 CdS 양자점 물질을 합성하였다. 얻어진 물질의 흡 수 및 발광스텍트럼으로 볼 때 약 1:3의 몰비 이하에서는 사용량에 관계없이 동일한 모습을 나타내었으며 이 로부터 반응물질의 사용량 비율에 관계없이 약 3.6nm 크기의 동일한 양자점 입자가 만들어짐을 확인할 수 있 었다. 1:9의 반응비율에서는 의미있는 흡수스펙트럼을 얻을 수 없었으며 발광스펙트럼의 모양도 매우 달라 앞 의 경우와 동일한 물질의 형성이 있다고 보기 어려웠다. 이로부터 CdS 콜로이드 양자점 물질의 합성은 반응 물질의 사용량에 크게 의존하지 않으며 그 비율이 너무 큰 경우에는 반응 자체가 달라질 수 있음을 볼 수 있 다.

목 적: Iodine을 수송매체로 사용한 화학수송법으로 성장시킨 CdS, CdS : Co2+ 및 CdS : Er3+단결정의 광학적 특성연구를 하였다. 방 법: CdS, CdS : Co 및 CdS : Er 단결정을 성장시키기 위하여 고순도(99.9999 %)의 cadmium, sulfur 를 mole비로 칭량하고 수송물질로 iodine(순도 99.99%)을 함께 준비된 석영관 안에 넣고, 석영관 내부의 진 공을 5×10-6torr로 유지하면서 봉입하여 성장용 ampoule을 만들었다. 단결정을 성장시키기 위하여 시료 출발 측을 900 ℃, 성장 측을 700 ℃로 하여 7일간 성장시켰다. 성장된 단결정에서 iodine 을 제거하기 위하여 출발 측의 전원을 차단하고 성장 측의 온도를 250℃에서 10 시간동안 유지하여 전원을 끊고 실온까지 서냉하여, CdS, CdS : Co 및 CdS : Er단결정을 성장시켰다. 성장된 단결정의 결정구조는 X-ray diffractometer를 사용하여 X선 회절선을 측정하였고, 광흡수 특성은 UV-VIS-NIR spectrophotometer 로 측정하였다. 결과 및 고찰: XRD로 측정한 X선 회절무늬 peak 해석으로부터 구한 CdS 및 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며 CdS : Er3+(2mole%) 단결정은 hexagonal 구조였다. 에너지 띠 간격은 직접 전이형 밴드구조를 나타냈다. 결 론: 성장된 CdS 및 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며, 격자 상수는 CdS 단결정의 경우 a = 4.139Å, c = 6.716Å이였고, 불순물로 cobalt를 첨가한 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 경우 a = 4.141Å, c = 6.720Å이였으며, 또한 erbium을 첨가한 CdS : Er3+(2mole%) 단결정의 구조 는 hexagonal 구조이었으며, 격자상수는 a = 4.135Å, b = 4.135Å, c = 6.706Å이었다. 298K에서 순수한 CdS 단결정의 에너지 띠 간격은 2.422e V이었고, 불순물로 전이금속인 cobalt(2mole%) 첨가할 때 에너지 띠 간격은 2.331e V, 또한 희토류금속인 erbium(2mole%) 첨가한 경우 에너지 띠 간격은 2.230e V 이었다.

Synthesis of RGO (reduced graphene oxide)-CdS composite material was performed through CBD (chemical bath deposition) method in which graphene oxide served as the support and Cadmium Sulfate Hydrate as the starting material. Graphene-based semiconductor photocatalysts have attracted extensive attention due to their usefulness for environmental and energy applications. The band gap (2.4 eV) of CdS corresponds well with the spectrum of sunlight because the crystalline phase, size, morphology, specic surface area and defects, etc., of CdS can affect its photocatalytic activity. The specific surface structure (morphology) of the photocatalyst can be effective for the suppression of recombination between photogenerated electrons and holes. Graphene (GN) has unique properties such as a high value of Young's modulus, large theoretical specific surface area, excellent thermal conductivity, high mobility of charge carriers, and good optical transmittance. These excellent properties make GN an ideal building block in nanocomposites. It can act as an excellent electron-acceptor/transport material. Therefore, the morphology, structural characterization and crystal structure were observed using various analytical tools, such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Raman spectroscopy. From this analysis, it is shown that CdS particles were well dispersed uniformly in the RGO sheet. Furthermore, the photocatalytic property of the resulting RGO-CdS composite is also discussed in relation to environmental applications such as the photocatalytic degradation of pollutants. It was found that the prepared RGO-CdS nanocomposites exhibited enhanced photocatalytic activity as compared with that of CdS nanoparticles. Therefore, better efficiency of photodegradation was found for water purification applications using RGO-CdS composite.

The CdS thin film used as a window layer in the CdTe thin film solar cell transports photo-generated electrons to the front contact and forms a p-n junction with the CdTe layer. This is why the electrical, optical, and surface properties of the CdS thin film influence the efficiency of the CdTe thin film solar cell. When CdTe thin film solar cells are fabricated, a heat treatment is done to improve the qualities of the CdS thin films. Of the many types of heat treatments, the CdCl2 heat treatment is most widely used because the grain size in CdS thin films increases and interdiffusion between the CdS and the CdTe layer is prevented by the heat treatment. To investigate the changes in the electrical, optical, and surface properties and the crystallinity of the CdS thin films due to heat treatment, CdS thin films were deposited on FTO/glass substrates by the rf magnetron sputtering technique, and then a CdCl2 heat treatment was carried out. After the CdCl2 heat treatment, the clustershaped grains in the CdS thin film increased in size and their boundaries became faint. XRD results show that the crystallinity improved and the crystalline size increased from 15 to 42 nm. The resistivity of the CdS single layer decreased from 3.87 to 0.26 Ωcm, and the transmittance in the visible region increased from 64% to 74%.

The polycrystalline CdS of large scale were grown by chemical pyrolysis deposition for Cu2S/CdS heterojunction solar cells. For high quality CdS polycrystalline thin films, the chemical solution was deposited on indium tin oxide(ITO) glasses at the temperature of 500℃ for 15 second and annealed at 350℃ for 20 minute or 500℃ for 30 second. To fabricate high efficiency solar cells, optical and electrical properties, morphology by SEM and x-ray diffraction on polycrystalline CdS thin films were investigated. From the I-V characteristics of Cu2S/CdS heterojunction, the open circuit voltage, Voc was 0.7 V and the short circuit current, Isc was 4.2 mA. We found that the fill factor(FF) was 0.5 and the efficiency was 2.5%.

진공증착법으로 CdS 박막을 제작하여 열처리한 시료를 상온에서 SEM, XRD, EDX와 PL 특성을 측정하여 50˚C 와 450˚C 사이에서 cubic to hexagonal phase transition을 확인하였다. 열처리 결과 S-빈자리에 O2와 Si불순물이 보상되어 CdO 또는 Cd2SiO4주개준위(donor level)를 만드는데 광발광 측정에서 열처리온도 350˚C에서는 2.34eV, 550˚C는 2.42eV에서 EE 피이크를 나타내었다. 이러한 특성결과 본 연구에서 결정구조변환 온도는 370˚C를 나타내었으며 Ariza-Calderon 등의 CBD박막에 대한 결과인 374˚C와 유사한 것으로 확인되었다.

열증착법에 의해서 온도 85˚C인 glass기판 위에 CdS 박막을 제작하였다. 두께가 200nm정도로 측정된 CdS박막은 공기 중에서 온도 250˚C-550˚C범위에서 각각 30분간 열처리 되었으며 이들 시료에 대하여 4-point probe, XRD, SEM, UV-Spectrophotometer 및 광발광 측정으로 전기적 광학적 특성을 조사하였다. 이들의 일련의 실험값은 열처리 온도 370˚C 근처에서 구조의 변화를 보여주었는데, 열처리 온도에 대한 비저항아니 XRD, SEM 의 측정은 cubic로부터 hexagonal구조로의 변환을 나타내었다. 특히 상온에서 측정한 광발광에서 green edge emission(GEE)피이크가 2.42eV를 나타내었는데 이 때의 발광 중심은 열처리할 때 생긴 S-vacancy에 보상된 산소로 이루어진 'CdO'의 악셉터준위에 기인하는 것으로 해석되며 그 이온화 에너지는 약 0.16eV이었다.

본 연구에서는 II-IV 족 화합물 반도체인 CdS를 이용한 액정광변조 방식의 X-ray 검출 시스템을 제안하였다. 제안 된 시스템은 검출부, 신호처리부, 액정 구동 및 투과량 측정부, 마이크로컨트롤러부, 입출력부로 구성되었으며, 소형화 및 휴대형에 적합하게 제작되었다. 또한, 검출 범위 선택을 통하여 광범위한 조건에서 측정이 가능하도록 구성하였다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 조사선량 변화에 따른 CdS 센서의 출력 특성을 확인하였으며, 우수한 상관 관계를 확인할 수 있었다. 또한, 인가전압에 따른 액정의 변화를 관찰하여 인가 전압에 따른 광투과율을 측정하였으며, 높은 상관관계와 우수한 재현성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 본 연구에서 제안된 액정 광변조 방식의 특징인 우수한 재현성과 노이즈 내성 특성을 확인할 수 있었으며, 본 연구를 통하여 제안된 CdS 셀 기반 광변조 방식 의 휴대형 X선 검출 시스템이 소형, 저가형, 휴대형 시스템으로 적용이 가능할 것으로 판단되었다.

최근 진단 X선 검출기 적용을 위한 방사선 검출물질로 반도체 화합물에 대한 많은 연구가 되고 있다. 본 연구에서는 반도체 화합물 중 광민감도가 우수하고 X선 흡수율이 높은 CdS 반도체를 이용하여 검출센서를 제작하였으며, 진단 X 선 발생장치에서의 에너지 영역에 대한 검출특성을 조사함으로써 적용 가능성을 평가하였다. 센서 제작은 CdS 센서로 부터의 신호 획득 및 정량화를 위한 Line voltage selector(LCV)를 제작하였으며, 전압감지회로 및 정류회로부를 설계 제작하였다. 또한 X선 노출조건에 따른 상호연관 알고리즘을 이용하였으며, DAC 컨트롤러와의 Interface board를 설 계 제작하였다. 성능평가는 X선 발생장치의 조사조건인 관전압, 관전류 및 조사시간별 저항변화에 따른 전압파형 특성 을 오실로스코프로 획득하여 ANOVA 프로그램을 이용하여 데이터를 통계 처리 및 분석하였다. 측정결과, 관전압과 관 전류이 증가할수록 오차의 비가 감소하였으며, 90 kVp에서 6%, 320 mA에서 0.4% 이하의 좋은 특성을 보였으며, 결 정계수는 약 0.98로 1:1의 상관관계를 보였다. X선 조사시간에 따른 오차율은 CdS 물질의 늦은 반응속도에 기인하여 조사시간이 길어질수록 지수적으로 감소하는 것을 알 수 있었으며, 320 msec에서 2.3%의 오차율을 보였다. 끝으로 X 선 선량에 따른 오차율은 약 10% 이하였으며, 0.9898의 결정계수로 매우 높은 상관관계를 보였다.