Nanostructured ZnO-ZnS core-shell powders were synthesized through a solution method by using thioacetamide (TAA) solution in deionized water. ZnO powder and TAA solution were employed to supply zinc and sulfur ions to form the ZnO-ZnS core-shell structures. The structure of the ZnS shell was strongly affected by the mole concentration of TAA, and the structural properties were characterized by x-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscope. Moreover, the optical properties of the nanostructured powders were compared with the pure ZnO powder. The ultraviolet (UV) emission was drastically enhanced than the pure ZnO powder in the nanostructured powder synthesized with 0.5M TAA solution, while the UV emission of that with 0.05M TAA solution was reduced. The green emission of the nanostructured powders was reduced than the pure ZnO powder. The mechanism of the structural changes in the core-shell structures was proposed and its effect on the luminescent properties was also discussed. Furthermore, the microstructural property of the ZnO-ZnS core-shell powder spark plasma sintered at 800℃, 900℃ and 1000℃ was observed by using HRTEM image and STEM-EDS mapping. ZnO-ZnS core-shell structure was maintained after SPS process at 800℃ and 900℃. However, at 1000℃, ZnO and ZnS grains was agglomerated due to relatively high sintering temperature.
Thioacetamide (TAA)를 이용한 솔루션 방법으로 ZnO-ZnS core-shell powder를 합성하였다. ZnO powder와 TAA 솔루션은 ZnO-ZnS core-shell 구조를 합성하기 위해 필요한 zinc 이온과 sulfur 이온을 제공하는 역할을 한다. ZnO powder 표면에 코팅되는 ZnS shell의 구조는 TAA 솔루션의 몰농도에 크게 영향을 받는다. 이를 x선 회절과 고분해능 투과전자현미경을 이용하여 분석하고 광발광 특성을 측정하여 ZnO 분말과 비교하여 분석하였다. 0.5M TAA 솔루션으로 합성한 ZnO-ZnS 코어-쉘 분말의 UV emission은 ZnO powder와 비교했을 때 상당한 강도 증가를 보이지만 0.05M TAA 솔루션으로 합성한 경우에는 대폭 감소된 UV emission을 보인다. 또한 합성된 core-shell powder들의 green emission 강도는 ZnO powder보다 줄어드는 경향을 보인다. TAA 솔루션의 몰농도에 대한 core-shell powder의 구조적 변화와 ZnS shell이 발광 특성에 미치는 영향에 대해 서술하였다. 그 후 합성된 core-shell powder를 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 800℃, 900℃, 1000℃에서 소결한 후 고분해능 투과전자현미경을 이용하여 미세구조를 관찰하였다. 800℃와 900℃에서 소결한 경우에는 소결체 내에서 core-shell 구조를 유지하고 있는 반면, 1000℃에서는 상대적으로 높은 소결 온도로 인해 ZnO와 ZnS의 agglomeration이 일어나 소결체 내에서 core-shell 구조가 유지되지 않은 것을 관찰하였다.
