KR100379470B1 - Method for developing carbon nanotube horizontally - Google Patents

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KR100379470B1
KR100379470B1 KR10-2000-0041012A KR20000041012A KR100379470B1 KR 100379470 B1 KR100379470 B1 KR 100379470B1 KR 20000041012 A KR20000041012 A KR 20000041012A KR 100379470 B1 KR100379470 B1 KR 100379470B1
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Abstract

본 발명은 기판상에 촉매 패턴을 형성하고 그 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층을 형성한후 소정 위치에 개구부를 만들어 촉매 패턴을 노출시키고 그 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성함으로써, 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하며 재현성 있고 나노 디바이스 응용에 보다 효율적인 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법을 제공한다.The present invention forms a catalyst pattern on a substrate and forms a layer on the substrate to inhibit vertical growth of the carbon nanotubes, and then forms an opening at a predetermined position to expose the catalyst pattern and synthesize the carbon nanotubes at the exposed catalyst pattern position. This provides a method of horizontal growth of carbon nanotubes that suppresses vertical growth of carbon nanotubes and is more reproducible and more efficient for nanodevice applications.

Description

카본 나노 튜브의 수평 성장 방법{Method for developing carbon nanotube horizontally}Method for developing carbon nanotube horizontally

본 발명은 카본 나노 튜브의 성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카본 나노 튜브를 수평으로 성장시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for growing carbon nanotubes, and more particularly, to a method for growing carbon nanotubes horizontally.

카본 나노 튜브는 일차원 양자선(one-dimensional Quantum Wire)구조를 가지고 있으며, 기계적 화학적 특성이 우수하고, 일차원에서의 양자 수송(quantum transport) 현상을 보이는 등 매우 흥미로운 전기적 특성을 갖고 있다고 알려져 있다. 또한 상기 특성외에 새로이 발견되고 있는 특수한 성질들이 있어 새로운 신소재로서 많은 주목을 받고 있다. 상기 가능성을 실현하기 위해서는 재현성을 가지는 나노 튜브 제조 공정이 선행되어야 하나 현재는 나노 튜브를 제조한 후 하나씩 일일이 조작하여 원하는 위치에 가져다 놓는 방식을 취하기 때문에 전자 소자나 고집적소자의 실현 가능성이 없다.Carbon nanotubes have a one-dimensional quantum wire structure, have excellent mechanical and chemical properties, and are known to have very interesting electrical properties such as quantum transport in one dimension. In addition, there are special properties newly discovered in addition to the above characteristics, attracting much attention as a new new material. In order to realize the above possibility, a nanotube manufacturing process having a reproducibility must be preceded, but at present, since nanotubes are manufactured and manipulated one by one and brought to a desired position, there is no possibility of realizing an electronic device or an integrated device.

또한 현재 카본 나노 튜브 합성기술은 '수직성장 기술'로 이는 도 1과 같이, 촉매의 패턴(4)이 형성되어 있는 기판(2)에서 기판에 수직한 방향으로 잘 정렬된 보리밭과 같은 형상의 나노 튜브(6)를 성장시키는 것으로 이와 같은 수직 성장 기술은 이미 상당히 많이 보고되고 있다.In addition, the present carbon nanotube synthesis technology is a 'vertical growth technology', as shown in Fig. 1, in the shape of a nano barley field well aligned in a direction perpendicular to the substrate in the substrate 2, the catalyst pattern 4 is formed By growing the tube 6 such vertical growth techniques have already been reported quite a lot.

그러나, 수직 성장 기술은 신기능성을 가지는 나노 디바이스로 이용되기 위해서 한계가 있다. 따라서, 나노 튜브의 수평 성장에 대한 선행보고가 있었으나, 대부분 수직 성장이나 무작위 방향으로의 성장을 수반하므로 재현성이 있는 조직(structure)을 얻기가 매우 어렵다. 그 이유는 카본 나노 튜브는 촉매가 되는 금속의 표면으로부터 성장하므로 노출된 촉매의 모든 표면에서 무작위로 성장하기 때문이다.However, the vertical growth technology is limited to be used as a nano device with new functionality. Therefore, there have been previous reports on the horizontal growth of nanotubes, but it is very difficult to obtain a reproducible structure since most of them involve vertical growth or growth in a random direction. This is because carbon nanotubes grow from the surface of the catalyst metal and grow randomly on all surfaces of the exposed catalyst.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 특정 위치에서 선택적 및 재현성 있는 카본 나노 튜브 수평 성장 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube horizontal growth method that is selective and reproducible at a specific position.

본 발명의 다른 목적은 수직 성장 및 무작위 방향 성장을 억제하면서 카본 나노 튜브를 수평으로만 성장시키는 것을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide the growth of carbon nanotubes only horizontally while suppressing vertical growth and random directional growth.

본 발명의 또 다른 목적은 특정 위치에서 수평 성장된 카본 나노튜브간의 접합(junction), 또는 나노 튜브와 금속과의 접합을 형성하여 나노 디바이스 응용에 보다 효율적인 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for horizontally growing carbon nanotubes which is more efficient for nano device applications by forming a junction between carbon nanotubes grown horizontally at a specific position, or a junction between a nanotube and a metal. .

도 1은 종래 카본 나노 튜브의 수직성장도이다.1 is a vertical growth diagram of a conventional carbon nanotube.

도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장을 위한 첫 번째 실시예를 나타낸다.2a to 2d show a first embodiment for the horizontal growth of carbon nanotubes according to the present invention.

도 3는 도 2a 내지 2d를 통해 제조된 구조물의 투시도이다.3 is a perspective view of the structure produced through FIGS. 2A-2D.

도 4a는 도 2a 내지 2d를 통해 제조된 구조물에서 그 구조물을 관통한 구멍형 개구부의 단면도이다.4A is a cross-sectional view of a hole opening through the structure in the structure made through FIGS. 2A-2D.

도 4b는 도 2a 내지 2d를 통해 제조된 구조물에서 그 구조물을 관통하지 않은 우물형 개구부의 단면도이다.FIG. 4B is a cross-sectional view of the well opening in the structure made through FIGS. 2A-2D without penetrating the structure.

도 5a 내지 도 10은 각각 본 발명에 따라 수평 성장된 카본 나노 튜브의 여러 형태를 나타낸 것이다.Figures 5a to 10 each show several forms of horizontally grown carbon nanotubes in accordance with the present invention.

도 11a 내지 도 11b는 본 발명에 따라 수평성장된 카본 나노 튜브 및 금속의 접합(junction)을 나타낸 것이다.11a to 11b show the junction of the horizontally grown carbon nanotubes and metal according to the present invention.

도 12a 내지 12d는 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장을 위한 두 번째 실시예를 나타낸다.12a to 12d show a second embodiment for the horizontal growth of carbon nanotubes according to the present invention.

도 13a 내지 13c는 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장을 위한 세 번째 실시예를 나타낸다.13a to 13c show a third embodiment for the horizontal growth of carbon nanotubes according to the present invention.

<도면의 주요부에 대한 설명><Description of main parts of drawing>

12 : 촉매 패턴12: catalyst pattern

20 : 카본 나노 튜브20: carbon nanotube

이하, 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장 방법에 대한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of a horizontal growth method of carbon nanotubes according to the present invention will be described in detail.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장을 위한 첫번째 실시예로서, (a) 기판(10)상에 소정의 촉매 패턴(12)을 형성시키는 단계; (b) 상기 기판 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(14)을 형성하는 단계; (c) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에 개구부(16)를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및 (d) 상기 노출된 촉매 패턴 위치(18)에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하여 이루어진다.2A to 2D illustrate a first embodiment for the horizontal growth of carbon nanotubes according to the present invention, comprising: (a) forming a predetermined catalyst pattern 12 on a substrate 10; (b) forming a layer (14) on the substrate that inhibits vertical growth of carbon nanotubes; (c) exposing the catalyst pattern by forming openings (16) in the substrate and in the layer that inhibits vertical growth; And (d) synthesizing and growing horizontally the carbon nanotubes at the exposed catalyst pattern position 18.

상기 기판 및 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층으로는 목적에 따라 실리콘, 유리, 실리콘 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리등이 다양하게 사용될 수 있다.As the layer for suppressing vertical growth of the substrate and the carbon nanotubes, silicon, glass, silicon oxide, indium tin oxide (ITO) coated glass, etc. may be variously used depending on the purpose.

상기 촉매로는 금속이나 이를 함유한 합금, 초전도 금속, 특이금속등 나노 튜브가 성장할 수 있는 모든 물질이 사용될 수 있고, 이들은 리토그라피(lithography), 스퍼터링(sputtering), 증착(evaporation)등의 공정을 통해서 소정의 패턴(12)으로 형성될 수 있다.As the catalyst, any material capable of growing nanotubes such as a metal, an alloy containing the same, a superconducting metal, a specific metal, and the like may be used, and these processes may include lithography, sputtering, and evaporation. Through the predetermined pattern 12 may be formed.

특정 촉매 패턴 위치의 개구부(16)는 레이저 드릴링(laser drilling), 습식 에칭(wet etching), 건식 에칭(dry eching)등의 방법을 통하여 형성될 수 있다.The opening 16 at a particular catalyst pattern location may be formed through methods such as laser drilling, wet etching, dry etching, and the like.

도 3는 도 2a 내지 2d를 통해 제조된 구조물의 투시도로서 상기 개구부(16)는 보다 상세하게 도 4a와 같이 기판 및 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층을 관통하는 구멍형 또는 도 5b와 같이 관통하지 않고 기판의 일부를 남겨놓고 식각시킨 우물형으로 형성될 수 있다FIG. 3 is a perspective view of the structure manufactured through FIGS. 2A to 2D, wherein the opening 16 penetrates through a hole through the layer inhibiting vertical growth of the substrate and the nanotubes as shown in FIG. 4A, or as shown in FIG. 5B. Can be formed into a well type that is etched leaving a portion of the substrate without

상기 (d)단계의 카본 나노 튜브 합성은 열분해법, 촉매열분해법, 플라즈마기상증착법, 핫-필라멘트 기상증착법등이 이용될 수 있고, 이때 메탄, 아세틸렌, 일산화탄소, 벤젠, 에틸렌 등의 탄화수소 화합물이 원료로 사용될 수 있다.The carbon nanotube synthesis of step (d) may be thermal decomposition, catalytic pyrolysis, plasma vapor deposition, hot-filament vapor deposition, etc., wherein hydrocarbon compounds such as methane, acetylene, carbon monoxide, benzene, ethylene, etc. Can be used as

도 5a 내지 도 10은 각각 본 발명에 따라 수평 성장된 카본 나노 튜브의 여러 형태를 나타낸 것으로서, 이하 상술한다.5A to 10 show various forms of horizontally grown carbon nanotubes according to the present invention, which will be described in detail below.

도 5a 및 도 5b는 각각 일자형 촉매패턴(12)상에서 수평성장된 카본 나노 튜브(20)를 나타낸 것으로, 개구부는 촉매패턴지점에 형성된다. 합성시간을 적절히 조절하면 마주보는 촉매 패턴의 노출면(18)에서 서로 연결된 브릿지(bridge)구조 또는 연결되지 않은 프리-행(free-hang)구조의 카본 나노 튜브를 얻을 수 있다.5A and 5B show the carbon nanotubes 20 horizontally grown on the straight catalyst pattern 12, and the openings are formed at the catalyst pattern points. By properly adjusting the synthesis time, carbon nanotubes having a bridge structure or an unconnected free-hang structure, which are connected to each other on the exposed surface 18 of the catalyst pattern facing each other, can be obtained.

한편, 나노 튜브의 직경은 노출 촉매면의 입자 크기나 면적을 제어함으로써 가능한데, 패턴 형성조건을 변경하거나 후속처리(예로 플라즈마 처리, 산처리등)를 통하여 다양한 표면 상태의 노출촉매면을 만들 수 있다. 따라서 상기 조작을 통하면, 하나의 노출면에서 2이상의 나노 튜브가 성장될 수도 있고, 도 6b와 같이 마주보는 촉매 패턴의 노출면(18)에서 서로 직경이 다른 나노 튜브가 성장될 수도 있다.On the other hand, the diameter of the nanotubes can be controlled by controlling the particle size or the area of the exposed catalyst surface. The exposed catalyst surface of various surface states can be made by changing the pattern formation conditions or by subsequent treatment (for example, plasma treatment or acid treatment). . Therefore, through the above manipulation, two or more nanotubes may be grown on one exposed surface, and nanotubes having different diameters may be grown on the exposed surface 18 of the catalyst pattern facing as shown in FIG. 6B.

도 6a 내지 6d는 각각 직교형 촉매 패턴상에서 수평성장된 카본 나노 튜브를 나타낸 것으로, 개구부는 촉매 패턴의 교차지점에 형성된다.6A to 6D show carbon nanotubes horizontally grown on an orthogonal catalyst pattern, respectively, and openings are formed at intersections of the catalyst patterns.

상기 일자형 촉매 패턴상에서와 마찬가지로, 도 6a와 같은 브릿지 구조 또는 도 6c와 같은 프리-행 구조의 카본 나노 튜브를 얻을 수 있고, 마주보는 촉매 패턴의 노출면에서 서로 직경이 다른 나노 튜브가 성장될 수도 있고, 도 6b와 같이 하나의 노출면에서 2이상의 나노 튜브가 성장될 수도 있다.As in the straight catalyst pattern, carbon nanotubes having a bridge structure as shown in FIG. 6A or a free-row structure as shown in FIG. 6C can be obtained, and nanotubes having different diameters from each other can be grown on the exposed surface of the opposite catalyst pattern. In addition, two or more nanotubes may be grown on one exposed surface as shown in FIG. 6B.

또한 직교하는 양측의 촉매 패턴의 변경으로 카본 나노 튜브간의접합(junction)(도 6a참조)이 형성될 수 있다.In addition, a junction between the carbon nanotubes (see FIG. 6A) may be formed by changing the catalyst patterns on both sides that are perpendicular to each other.

도 6d는 카본 나노 튜브가 직선으로 수월하게 성장할 수 있도록 각을 이루어 홈을 만든 것이다.Figure 6d is a groove to form an angle so that the carbon nanotubes can be easily grown in a straight line.

도 7, 도 8, 도9, 도10은 각각 방사형 촉매 패턴, 원형 촉매 패턴, 사각형 촉매 패턴, 2이상의 직선배열 촉매 패턴상에 2이상의 홈을 이룬 구조에서 수평 성장된 카본 나노 튜브를 나타낸 것으로, 개구부는 각각 패턴의 교차지점, 원형내부, 사각형 내부에 형성된다.7, 8, 9, and 10 illustrate carbon nanotubes horizontally grown in a radial catalyst pattern, a circular catalyst pattern, a rectangular catalyst pattern, and two or more grooved structures on two or more linear array catalyst patterns, respectively. The openings are formed at the intersections of the patterns, the inside of the circle, and the inside of the rectangle.

상기 직교형과 마찬가지로 브릿지 구조 또는 프리-행 구조를 얻을 수 있고, 하나의 노출면에서 2이상의 나노 튜브가 성장될 수 있고, 마주보는 촉매 패턴의 노출면에서 서로 직경이 다른 나노 튜브가 성장될 수도 있다. 또한, 촉매 패턴의 변경으로 카본 나노 튜브간의 접합이 형성될 수 있다.Similar to the orthogonal shape, a bridge structure or a free-row structure can be obtained, two or more nanotubes can be grown on one exposed surface, and nanotubes of different diameters can be grown on the exposed surface of the opposite catalyst pattern. have. In addition, the bonding between the carbon nanotubes may be formed by changing the catalyst pattern.

상기 도 5a 내지 도 10는 각각 본 발명에 따라 수평 성장된 카본 나노 튜브의 여러 형태를 나타낸 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 촉매 패턴은 나노 디바이스 응용에 보다 효율적인 방향으로 변경하여 형성될 수 있다.5A to 10 illustrate various forms of horizontally grown carbon nanotubes according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and the catalyst pattern may be formed by changing in a more efficient direction for nano device applications. .

도 11a 내지 도 11b는 본 발명에 따라 수평성장된 카본 나노 튜브 및 금속의 접합(junction)을 나타낸 것으로, 이는 도 2a 내지 2d의 본 발명에 따른 첫 번째 실시예에서, 상기 (b)단계는 상기 수직 성장 억제층이 상기 촉매 패턴과 소정의 각을 이루는 공간을 포함하여 형성되며, 상기 (a) 내지 (d)단계후 추가로 상기 공간에 금속을 패턴닝하는 것을 포함하여 이루어진다.11a to 11b show the junction of the horizontally grown carbon nanotubes and metal according to the present invention, which is the first embodiment according to the present invention of FIGS. 2a to 2d, wherein step (b) is The vertical growth suppression layer is formed to include a space that forms a predetermined angle with the catalyst pattern, and further comprises patterning a metal in the space after the steps (a) to (d).

상기 금속 패턴닝 방법은 상기 촉매 패턴 형성 방법과 동일한 방법으로 수행할 수 있다.The metal patterning method may be performed by the same method as the catalyst pattern forming method.

상기 촉매 패턴은 도 11(b)와 같이 2이상의 패턴이 형성되어 수평 성장된 카본 나노 튜브와 금속과의 접합이 2이상이 될 수 있다.In the catalyst pattern, two or more patterns are formed as shown in FIG. 11 (b), and thus the bonding between the horizontally grown carbon nanotubes and the metal may be two or more.

도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장을 위한 두 번째 실시예로서, (a) 기판(10)상의 소정 위치에 마스크(40)를 형성시키는 단계; (b) 마스크가 형성된 기판상에 촉매 패턴(12)을 형성시키는 단계; (c) 상기 기판 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(14)을 형성하는 단계; (d) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에서 마스크를 제거하여 개구부(42)를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및 (e) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하여 이루어진다.12A to 12D illustrate a second embodiment for horizontal growth of carbon nanotubes according to the present invention, comprising: (a) forming a mask 40 at a predetermined position on a substrate 10; (b) forming a catalyst pattern 12 on the masked substrate; (c) forming a layer (14) on the substrate that inhibits vertical growth of carbon nanotubes; (d) removing the mask from the substrate and the layer inhibiting vertical growth to form openings 42 to expose the catalyst pattern; And (e) synthesizing the carbon nanotubes horizontally at the exposed catalyst pattern position.

상기 기판 및 촉매 패턴의 재료, 촉매 패턴 형성방법, 카본 나노 튜브 합성방법은 첫 번째 실시예에서 언급된 방법과 동일하다.The material of the substrate and the catalyst pattern, the method of forming the catalyst pattern, and the method of synthesizing the carbon nanotubes are the same as those mentioned in the first embodiment.

상기 마스크는 에칭이나 가열등에 의해 쉽게 제거 가능한 것으로서 증착등의 방법을 통하여 기판상에 형성된다.The mask is easily removed by etching, heating, or the like, and is formed on the substrate through a method such as vapor deposition.

촉매 패턴 형태는 일자형, 직교형, 방사형, 원형, 사각형등으로 형성될 수 있으며, 도 5a 내지 도 10과 같은 수평성장된 나노 튜브를 얻을 수 있다.Catalyst pattern form may be formed in a straight, orthogonal, radial, circular, square, etc., it is possible to obtain a horizontally grown nanotubes as shown in Figs.

도 12a 내지 12d의 본 발명에 따른 두 번째 실시예에서, 상기 (c)단계는 상기 수직 성장 억제층이 상기 촉매 패턴과 소정의 각을 이루는 공간을 포함하여 형성되며, 상기 (a) 내지 (e)단계후 추가로 상기 공간에 금속을 패턴닝하여 도 11a 내지 도 11b와 같은 카본 나노 튜브 및 금속과의 접합(junction)이 형성될 수 있다.In a second embodiment according to the present invention of Figures 12a to 12d, the step (c) is formed by including the space in which the vertical growth inhibitory layer at a predetermined angle with the catalyst pattern, (a) to (e After the step), a metal may be patterned in the space to form a junction with the carbon nanotube and the metal as shown in FIGS. 11A to 11B.

상기 금속 패턴닝 방법은 상기 촉매 패턴 형성 방법과 동일한 방법으로 수행할 수 있다.The metal patterning method may be performed by the same method as the catalyst pattern forming method.

상기 촉매 패턴은 도 11(b)와 같이 2이상의 패턴이 형성되어 수평 성장된 카본 나노 튜브와 금속과의 접합이 2이상이 될 수 있다.In the catalyst pattern, two or more patterns are formed as shown in FIG. 11 (b), and thus the bonding between the horizontally grown carbon nanotubes and the metal may be two or more.

도 13a 내지 13c는 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 수평성장을 위한 세 번째 실시예로서, (a) 기판(10)상에 상하 좌우의 일정한 배열로 촉매 패턴(12)을 형성하는 단계; (b) 일정한 배열로 홈(52)이 형성된 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 별도의 기판(50)을 제작하는 단계; (c) 소정의 간격(54)을 두고 상기 수직 성장을 억제하는 기판을 상기 촉매 패턴이 형성된 기판에 덮는 단계; 및 (d) 상기 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하여 이루어진다.13A to 13C illustrate a third embodiment for horizontal growth of carbon nanotubes according to the present invention, comprising: (a) forming a catalyst pattern 12 on a substrate 10 in a vertical arrangement in a vertical direction; (b) manufacturing a separate substrate 50 for suppressing vertical growth of the carbon nanotubes in which the grooves 52 are formed in a predetermined arrangement; (c) covering the substrate on which the catalyst pattern is formed with a substrate that inhibits the vertical growth at a predetermined interval (54); And (d) synthesizing the carbon nanotubes horizontally at the catalyst pattern position.

상기 기판 및 촉매 패턴의 종류, 촉매 패턴 형성 방법, 카본 나노 튜브 합성방법은 첫 번째 실시예에서 언급된 방법과 동일하다.The type of substrate and catalyst pattern, catalyst pattern formation method, and carbon nanotube synthesis method are the same as those mentioned in the first embodiment.

상기 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 기판의 홈은 레이저 드릴링(laser drilling), 습식 에칭(wet eching), 건식 에칭(dry eching)등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.The groove of the substrate that suppresses vertical growth of the carbon nanotubes may be formed using a method such as laser drilling, wet etching, dry etching, or the like.

상기 수직성장을 억제하기 위한 기판을 하부 기판위에 덮는 (c)단계에서, 양 기판사이의 상기 소정의 간격(54)은 나노 튜브가 성장할 수 있는 간격이면 충분하고, 양 기판의 끝 부분에 지지대(56)를 만들어 간격을 유지할 수 있다.In the step (c) of covering the substrate for suppressing the vertical growth on the lower substrate, the predetermined interval 54 between the two substrates is sufficient to allow the nanotubes to grow, and a support (at the end of both substrates) 56) to maintain the spacing.

상기 본 발명에 따르면, 원하는 특정위치에서 수직성장 및 무작위 성장을 억제하고 선택성이 높고 재현성있게 카본 나노 튜브를 수평 성장시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to suppress the vertical growth and random growth at the desired specific position and to horizontally grow the carbon nanotubes with high selectivity and reproducibility.

또한, 패턴의 형상을 변형하여 다양한 형태의 카본 나노 튜브 접합 및 나노 튜브와 금속간의 접합도 얻을 수 있어 나노 디바이스 응용에 효율적이다.In addition, by modifying the shape of the pattern, it is possible to obtain various types of carbon nanotube bonding and bonding between nanotubes and metals, which is effective for nano device applications.

Claims (10)

(1) 금속이나 이를 함유한 합금, 초전도 금속, 특이금속등 나노 튜브가 성장할 수 있는 물질을 이용하여 리토그라피(lithography), 스퍼터링(sputtering), 증착등의 공정을 통해 기판상에 소정의 촉매 패턴을 형성시키는 단계;(1) Predetermined catalyst patterns on the substrate through processes such as lithography, sputtering, and deposition using materials capable of growing nanotubes such as metals, alloys containing them, superconducting metals, and special metals Forming a; (2) 상기 기판 위에 실리콘, 유리, 실리콘 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리 등으로 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층을 형성하는 단계;(2) forming a layer on the substrate to inhibit vertical growth of carbon nanotubes with silicon, glass, silicon oxide, indium tin oxide (ITO) coated glass, or the like; (3) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에 개구부를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및(3) exposing the catalyst pattern by forming openings in the substrate and in the layer that inhibits vertical growth; And (4) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.(4) synthesizing the carbon nanotubes in the exposed catalyst pattern position and horizontally growing the carbon nanotubes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개구부는 상기 기판 및 수직성장 억제층을 완전히 관통한 구멍형이거나 관통하지 않고 기판의 일부를 남겨놓고 식각시킨 우물형인 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The opening is a horizontal growth method of carbon nanotubes, characterized in that the hole through the substrate and the vertical growth suppression layer completely penetrated or well-etched leaving a portion of the substrate without penetrating. (1) 기판상의 소정 위치에 마스크를 형성시키는 단계;(1) forming a mask at a predetermined position on the substrate; (2) 마스크가 형성된 기판상에 금속이나 이를 함유한 합금, 초전도 금속, 특이금속등 나노 튜브가 성장할 수 있는 물질을 이용하여 리토그라피(lithography), 스퍼터링(sputtering), 증착등의 공정을 통해 촉매 패턴을 형성시키는 단계;(2) Catalysts through processes such as lithography, sputtering, and deposition using materials capable of growing nanotubes such as metals, alloys containing them, superconducting metals, and special metals on the masked substrate Forming a pattern; (3) 상기 기판 위에 실리콘, 유리, 실리콘 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리 등으로 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층을 형성하는 단계;(3) forming a layer on the substrate to inhibit vertical growth of carbon nanotubes with silicon, glass, silicon oxide, indium tin oxide (ITO) coated glass, or the like; (4) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에서 마스크를 제거하여 개구부를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및(4) removing the mask from the substrate and the layer inhibiting vertical growth to form openings to expose the catalyst pattern; And (5) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.(5) synthesizing the carbon nanotubes in the exposed catalyst pattern position and horizontally growing the carbon nanotubes. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 촉매 패턴은 일자형, 직교형, 방사형, 원형, 사각형으로 구성된 군에서 선택된 것이고, 상기 개구부는 상기 일자형 패턴, 직교형 또는 방사형 패턴의 교차지점, 원형 내부, 사각형 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The catalyst pattern is selected from the group consisting of straight, orthogonal, radial, circular and square, and the openings are formed at the intersections of the straight, orthogonal or radial patterns, inside the circle and inside the rectangle. Method of horizontal growth of the tube. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 카본 나노 튜브의 수평 성장은 마주보는 촉매 패턴의 노출면사이에서 서로 연결되어 브릿지(bridge)구조인 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The horizontal growth of the carbon nanotubes is a horizontal growth method of carbon nanotubes, characterized in that the bridge (bridge) structure is connected to each other between the exposed surface of the facing catalyst pattern. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 카본 나노 튜브의 수평 성장은 마주 보는 촉매 패턴의 노출면사이에서 서로 연결되지 않은 프리-행(free-hang)구조인 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The horizontal growth of the carbon nanotubes is a horizontal growth method of carbon nanotubes, characterized in that the free-hang (free-hang) structure is not connected to each other between the exposed surfaces of the opposite catalyst pattern. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 수평 성장된 카본 나노 튜브가 하나의 촉매 패턴의 노출면에서 2이상인 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The horizontally grown carbon nanotubes are horizontal growth method of carbon nanotubes, characterized in that at least two on the exposed surface of one catalyst pattern. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 수평 성장된 카본 나노 튜브가 서로 접합(junction)을 이루도록 성장되는 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The horizontally grown carbon nanotubes are grown horizontally to form a junction (junction) with each other. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 수직 성장 억제층은 상기 촉매 패턴과 소정의 각을 이루는 공간을 포함하여 형성되며, 상기 카본 나노 튜브 합성 단계후 추가로 상기 공간에 금속을 패턴닝하여 카본 나노 튜브 및 금속과의 접합(junction)을 형성하는 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.The vertical growth inhibitory layer is formed to include a space that forms a predetermined angle with the catalyst pattern, and after the carbon nanotube synthesis step, further patterning the metal in the space to bond with the carbon nanotube and the metal. Horizontal growth method of carbon nanotubes, characterized in that to form a. (1) 금속이나 이를 함유한 합금, 초전도 금속, 특이금속등 나노 튜브가 성장할 수 있는 물질을 이용하여 리토그라피(lithography), 스퍼터링(sputtering), 증착등이 공정을 통해 기판상에 상하 좌우의 일정한 배열로 촉매 패턴을 형성하는 단계;(1) Lithography, sputtering, and deposition are performed on a substrate by using a material that can grow nanotubes such as metals, alloys containing them, superconducting metals, and special metals. Forming a catalyst pattern in an array; (2) 일정한 배열로 홈이 형성된 카본 나노 튜브의 수직성장을 실리콘, 유리, 실리콘 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리 등으로 억제하는 별도의 기판을 제작하는 단계;(2) preparing a separate substrate for inhibiting vertical growth of the grooved carbon nanotubes in a constant arrangement with silicon, glass, silicon oxide, indium tin oxide (ITO) coated glass, or the like; (3) 소정의 간격을 두고 상기 수직 성장을 억제하는 기판을 상기 촉매 패턴이 형성된 기판에 덮는 단계; 및(3) covering the substrate on which the catalyst pattern is formed with a substrate that suppresses the vertical growth at a predetermined interval; And (4) 상기 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 카본 나노 튜브의 수평 성장 방법.(4) a horizontal growth method of carbon nanotubes comprising synthesizing and horizontally growing carbon nanotubes at the catalyst pattern position.
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