KR100741204B1 - 나노로드를 형성하는 방법 - Google Patents

나노로드를 형성하는 방법 Download PDF

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KR100741204B1
KR100741204B1 KR1020060024719A KR20060024719A KR100741204B1 KR 100741204 B1 KR100741204 B1 KR 100741204B1 KR 1020060024719 A KR1020060024719 A KR 1020060024719A KR 20060024719 A KR20060024719 A KR 20060024719A KR 100741204 B1 KR100741204 B1 KR 100741204B1
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droplets
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김종욱
조현경
이규철
안성진
유진경
홍영준
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엘지전자 주식회사
엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 나노로드를 형성하는 방법에 관한 것으로, 대상 구조물 상부에 1Å ~ 40Å 두께의 금속 박막을 증착하는 단계와; 상기 대상 구조물을 가열하여 금속 액적(Liquid droplet)들을 형성하는 단계와; 상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와; 상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명은 대상 구조물 상부에 금속 액적들을 만들고, 이 금속 액적들에 3-5족 반도체를 녹이고 석출시켜, 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 수직 방향으로 배향된 나노 로드들의 개수를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 극미세한 나노로드를 수직 배향함으로써, 극미세한 크기의 발광 소자를 만들 수 있고, 발광 소자 상부에 나노로드를 형성하는 경우 광출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
나노, 로드, 금속액적, 석출, 두께, 폭

Description

나노로드를 형성하는 방법 { Method of forming nano rod }
도 1a 내지 1e는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 나노 로드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 단면도
도 2a 내지 2d는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 기판에 증착된 금속 박막의 두께에 따라 형성된 금속 액적을 촬영한 주사 전자 현미경 사진도
도 3a 내지 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 기판에 증착된 금속 박막의 두께에 따라 형성된 나노 로드를 촬영한 주사 전자 현미경 사진도
도 4a와 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 나노 로드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 나노 로드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따라 성장된 나노 로드를 확대하여 촬영한 주사 전자 현미경 사진도
도 7a 및 7b는 본 발명에 따라 나노 로드가 형성되는 대상 구조물이 기판인 경우를 도시한 단면도
도 8a 및 8b는 본 발명에 따라 형성된 나노 로드로 발광 구조물을 형성한 일 례를 도시한 단면도
도 9는 본 발명에 따라 성장된 나노 로드 구조물의 모식도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 대상 구조물 101 : 기판
102 : 버퍼층 110 : 금속 박막
120 : 금속 액적 130 : 나노 입자
131 : 3족 물질 132 : 5족 물질 100 : 대상 구조물 110 : 금속 박막
120 : 금속 액적 130 : 나노 입자
131 : 3족 물질 132 : 5족 물질
135,220 : 활성층 137,230 : p타입 반도체층
210 : n타입 반도체층
본 발명은 나노로드를 형성하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상 구조물 상부에 금속 액적들을 만들고, 이 금속 액적들에 3-5족 반도체를 녹이고 석출시켜, 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 수직 방향으로 배 향된 나노 로드들의 개수를 증가시킬 수 있는 나노로드를 형성하는 방법에 관한 것이다.
현재, 정보 통신의 기술에 있어서 규소(Si) 또는 갈륨비소(GaAs)의 반도체를 기반으로 한 기술이 주를 이루고 있다.
그러나, 규소 반도체의 경우 직접천이 전자 금지대(Forbidden Bandgap) 구조를 가지고 있지 않아 광소자로 사용하는데 있어 한계가 있으며, 갈륨비소는 직접천이 전자 금지대(Direct Bandgap) 구조를 가지기는 하지만, 질화 갈륨 및 III-V족 질화물보다 금지대 폭(Energy Bandgap)이 작아 가시광의 청색 파장대의 발광소자로의 응용이 불가능하다.
그러나, 질화 갈륨은 직접 천이형 금지대 폭을 가지는 반도체로 청 및 자색 파장대에 해당되는 3.4eV의 전자 금지대 폭을 가질 뿐만 아니라, 질화 인듐(InN)이나 질화 알루미늄(AlN)과 전율 고용(Perfect Solid Solution)을 이룰 수 있고, 이에 따라 직접천이형 금지대 폭을 0.7 ~ 6.2eV로 연속적으로 조절할 수 있어 총천연색 표시 소자 및 백색광 발광소자로의 응용이 가능하다.
이러한, 우수한 성질 외에도 질화 갈륨 및 III-V족 질화물 소재는 금지대 폭이 크고 전자의 이동도가 매우 높으며, 또한 고온에서 안정하고 화학적으로 매우 안정하기 때문에 광소자 뿐만 아니라 고주파용 소자 및 고온 안정 반도체 소자로 각광받고 있다.
이러한, 물리와 화학적 우수성을 나노 기술에 적용하려는 연구가 세계 유수의 많은 연구진에서 수행되어왔다.
특히, 나노 크기의 작은 직경을 갖는 물질들은 새로운 물리화학적 성질, 즉 나노 크기에 의한 독특한 전기적, 광학적, 기계적인 특성 때문에 최근 과학계에서 매우 중요한 분야로 대두되고 있으며, 지금까지 진행되어 온 나노소재에 관한 연구로 양자 크기 효과(Quantum Size Effect)와 같은 새로운 현상은 반도체 나노소재의 미래 새로운 광소자 물질로서의 가능성을 시사한다.
특히, 나노 막대는 종횡비가 큰 일차원적인 형태적 특성을 지니기 때문에 넓은 표면적을 가질 수 있고, 전위밀도가 작고 결정성이 높으며 나노크기에 의한 양자크기효과와 같은 물리적 특성을 지니기 때문에 나노 전자소자와 반도체 발광소자 및 광통신 소자를 포함한 광소자 뿐만 아니라, 환경관련 소재에 응용될 수 있고, 특히 반도체 나노 화합물의 경우, 단일 전자 트랜지스터(SET) 소자뿐만 아니라 새로운 광소자 재료로의 응용이 가능하다.
특히, 수직 또는 일 방향 배향되어 있고, 직경 및 길이 조절이 가능한 나노막대의 제조기술은 나노기술의 근간이 되는 중요한 소자 재료의 개발이라는 면에서 큰 의미를 갖고 있다.
이러한, 반도체 나노 소재 제조기술은 기존의 수 마이크로미터 크기의 전자소자가 가지는 많은 문제점을 해결해 줄 수 있기 때문에 21세기 나노소자 개발을 위한 기초 연구 발전에도 큰 영향을 미칠 것이다.
또한, 나노공학 및 과학은 아직 미개척 분야인 점을 감안한다면 나노 막대와 같은 나노소재는 보다 넓은 분야에 응용될 수 있다.
현재까지 나노막대를 비롯한 여러 나노소재의 합성에 대한 연구가 활발히 진 행되고 있으며, 실리콘 (Si), 저마늄 (Ge), 질화 갈륨 (GaN), 비소화 갈륨 (GaAs) 인화 갈륨(GaP), 산화 아연 (ZnO) 등 여러 가지 물질들로 제조된 나노선 및 나노막대가 보고되고 있다.
이에 본 발명은 대상 구조물 상부에 금속 액적들을 만들고, 이 금속 액적들에 3-5족 반도체를 녹이고 석출시켜, 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 수직 방향으로 배향된 나노 로드들의 개수를 증가시킬 수 있는 나노로드를 형성하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 극미세한 나노로드를 수직 배향함으로써, 극미세한 크기의 발광 소자를 만들 수 있고, 발광 소자 상부에 나노로드를 형성하는 경우 광출력을 향상시킬 수 있는 나노로드를 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는,
대상 구조물 상부에 1Å ~ 40Å 두께의 금속 박막을 증착하는 단계와;
상기 대상 구조물을 가열하여 금속 액적(Liquid droplet)들을 형성하는 단계와;
상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와;
상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단 계를 포함하여 구성된 나노로드를 형성하는 방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는,
대상 구조물 상부에 0.1 ~ 90㎚ 크기의 금속 액적들을 형성하는 단계와;
상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와;
상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 나노로드를 형성하는 방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 또 다른 양태(樣態)는,
대상 구조물 상부에 5 ~ 55㎚ 크기의 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 분산시키는 단계와;
상기 대상 구조물을 가열하여 상기 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 금속 액적들로 형성하는 단계와;
상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와;
상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 나노로드를 형성하는 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 1e는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 나노 로드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 먼저, 대상 구조물(100) 상부에 금속 박막(110)을 증착한다.(도 1a)
여기서, 상기 금속은 Au, Ag, Co, Ni, Fe와 Cu 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그 후, 상기 대상 구조물(100)을 가열하여 상기 금속 박막(110)으로 복수개의 금속 액적(Liquid droplet)들(120)을 형성한다.(도 1b)
여기서, 상기 대상 구조물(100)을 가열하는 온도는 700 ~ 900℃이다.
연이어, 상기 금속 액적들(120)에 3족과 5족 물질(131,132)을 녹인다.(도 1c)
여기서, 상기 3족과 5족 물질은 3족과 5족 전구체 각각에서 분리된 것이 바람직하고, 이런 3족과 5족 전구체는 수소, 질소, 아르곤과 같은 비활성 기체로 운송되어 상기 대상 구조물의 금속 액적들에 녹이는 것이다.
그리고, 상기 3족 물질은 Ga, In과 Al 중 어느 하나이다.
이러한, 3족 전구체로 Al,Ga,In의 금속 전구체로 사용할 수 있다.
그리고, 알루미늄(Al) 전구체는 트리메틸알루미늄(Trimethylaluminum), 트리에틸알루미늄(Triethylaluminum), 다이메틸레틸아민(Dimethylethylamine), 알라네트리메틸아민(AlaneTrimethylamine) 알라네(Alane), 다이메틸알루미늄 하이드라이 드(Dimethylaluminum Hydride)와 트리테티아리뷰틸알루미늄(Tritertiarybutyl aluminum) 중 어느 하나이다.
그리고, 인듐(In) 전구체는 트리메틸인듐(Trimethylindium) 또는 트리에틸인듐(Triethylindium)이다.
또한, 갈륨(Ga) 전구체는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium), 트리에틸갈륨(Triethylgallium)과 트리이소프로필갈륨(Triisopropylgallium) 중 어느 하나이다.
또한, 상기 5족 물질은 질소(N)이며, 5족 전구체는 암모니아(NH3)이다.
마지막으로, 상기 금속 액적들(120) 각각에 녹아있는 3-5족 물질(131,132)에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들(120) 각각이 존재하는 대상 구조물(100) 상부에 나노 로드들(130)을 형성시킨다.(도 1d, 1e)
여기서, 상기 금속 액적들(120)에 녹아 있는 3-5족 물질(131,132)에서 3-5족 물질로 이루어진 반도체가 석출되어 대상 구조물(100) 상부에 도 1d와 같이 나노 로드(130)가 성장된다.
그리고, 나노 로드의 성장이 완료되면 도 1e와 같이 된다.
상기 3-5족 물질로 이루어진 반도체는 질화물 반도체가 바람직하고, 상기 질화물 반도체는 InN, AlN, InGaN, AlGaN과 AlGaInN 중 어느 하나가 바람직하다.
이 때, 인듐, 갈륨과 알루미늄의 조성은 필요에 따라 반응 조건에 의해 임의로 변화시킬 수 있다.
그리고, 이성분계(Binary)인 질화 갈륨, 질화 인듐 또는 질화 알루미늄뿐만 아니라 삼성분계(Ternary)인 질화 인듐갈륨(In1-xGaxN, 0≤X≤1)과 질화 갈륨알루미늄(Al1-xGaxN, 0≤X≤1)의 나노로드를 형성할 수 있다.
또한, 사성분계(Quaternary)인 질화 인듐갈륨알루미늄(AlyGaxIn1 -(x-y)N, 0≤X+Y≤1)와 같은 나노로드도 형성할 수 있다.
한편, 이러한 나노로드를 형성하는 것은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition), 유기금속화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposion), 분자선 에피탁시 증착(Molecula Beam Epitaxy), 화학 분자선 에피탁시(Chemical Beam Epitaxy)와 유기금속 분자선 에피탁시(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)법 중 어느 하나를 이용한다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 기판에 증착된 금속 박막의 두께에 따라 형성된 금속 액적을 촬영한 주사 전자 현미경 사진도로서, 니켈(Ni) 박막의 두께를 5Å, 10Å, 20Å과 40Å으로 하여 니켈 액적들을 형성하면, 니켈 박막의 두께가 클수록 니켈 액적들의 크기가 커짐을 알 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 니켈 박막의 두께가 5Å일 때(도 2a), 액적들의 크기는 5 ~ 13㎚이고, 평균 크기가 8.5㎚이며, 액적들의 밀도는 6 X 109/㎠로 측정되었다.
그리고, 니켈 박막의 두께가 10Å일 때(도 2b), 액적들의 크기는 6 ~ 16㎚이고, 평균 크기가 10.8㎚이며, 액적들의 밀도는 9 X 109/㎠이고, 니켈 박막의 두께가 20Å일 때(도 2c), 액적들의 크기는 6 ~ 34㎚이고, 평균 크기가 15.9㎚이고, 액적들의 밀도는 2.4 X 109/㎠로 측정되었다.
또한, 니켈 박막의 두께가 40Å일 때(도 2d), 액적들의 크기는 27 ~ 83㎚이고, 평균 크기가 54.6㎚이며, 액적들의 밀도는 1.9 X 109/㎠로 측정되었다.
결국, 금속 박막의 두께가 커짐에 따라, 동일한 단위 면적당 금속 액적들의 개수는 작아지고, 금속 액적들의 크기가 커진다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 기판에 증착된 금속 박막의 두께에 따라 형성된 나노 로드를 촬영한 주사 전자 현미경 사진도로서, 도 3a 내지 3d의 사진도와 같이, 니켈(Ni) 박막의 두께가 작아질수록, 수직 배향되는 나노 로드의 개수가 증가됨을 알 수 있다.
즉, 니켈 박막의 두께가 5Å과 10Å(도 3a와 3b)일 때가 니켈 박막의 두께가 20Å과 40Å(도 3c와 3d)보다 수직 배향된 나노 로드의 개수가 많고, 니켈 박막의 두께가 20Å(도 3c)일 때가 니켈 박막의 두께가 40Å(도 3d)보다 수직 배향된 나노 로드의 개수가 많음을 알 수 있다.
결국, 금속 박막의 두께가 두꺼워지면 금속 액적들의 크기가 커지게 되고, 큰 크기를 갖는 금속 액적들에서 석출되는 나노로드는 기판과의 격자 상수의 차이에 의한 응력을 견딜 수 없어, 응력을 해소하기 위하여 수직방향이 아닌 자유방향으로 석출됨을 알 수 있다.
따라서, 기판과 석출되는 나노막대의 격자상수 차이에 따라 수직으로 배향되 는 금속 액적의 크기 조건은 충분히 달라질 수 있으며, 이는 본 분야의 통상의 지식을 가진자의 변형 및 수적이 가능하다.
그러나, 도 3d를 참조하면, 니켈 박막의 두께가 40Å인 경우에도 수직 배향된 나노 로드가 존재하나, 수직 배양된 나노 로드의 개수는 수직 배양되지 못한 나노 로드의 개수보다 현저하게 작다.
그러므로, 금속 박막의 두께가 40Å보다 큰 경우에는 수직 배양된 나노 로드의 개수가 대단히 작아집니다.
그리고, 금속 박막의 두께가 작으면 작을수록, 나노로드와 기판의 계면에서 발생되는 응력이 작아져 나노로드의 수직 배양 확률을 높일 수 있을 것으로 보여진다.
따라서, 기판에 증착된 금속 박막의 두께에 따라 나노 로드를 형성한 결과, 수직 방향으로 배양될 수 있는 금속 박막의 두께는 1Å ~ 40Å이고, 상기의 측정 결과에 의존하면, 5Å ~ 20Å이 바람직하다.
도 4a와 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 나노 로드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도로서, 대상 구조물(100) 상부에 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자(150)들을 분산시킨다.(도 4a)
이 때, 상기 금속은 Au, Ag, Co, Ni, Fe와 Cu 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
후술되는 공정으로, 상기 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들이 금속 액적들로 형성되는 것이므로, 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들은 수직 배향되는 나노 로드의 개수가 증가될 수 있도록 금속 액적들과 동일한 크기인 20 ~ 55㎚로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 분산시키는 방법은 금속 착물의 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 포함한 콜로이드 용액이나 현탁액을 사용하여, 에로졸(Aero-sol) 방법, 스핀 코팅(Spin coating), 딥 코팅(Dip coating) 중 어느 한 방법을 사용한다.
그 다음, 상기 대상 구조물(100)을 가열하여 상기 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 금속 액적(Liquid droplet)들(120)로 형성한다.(도 4b)
이 후의 공정은 전술된 도 1c와 1d의 공정과 같다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 나노 로드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도로서, 본 발명의 제 3 실시예에서는, 대상 구조물(100) 상부에 금속 액적들(120)을 형성한 다음, 상기 금속 액적들(120)에 3족과 5족 물질을 녹이고, 상기 금속 액적들(120) 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들(120) 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성시키는 것이다.
즉, 상기 대상 구조물 상부에 금속 액적을 형성하는 것은 가능한 모든 방법이 적용될 수 있다.
그리고, 상기 금속은 Au, Ag, Co, Ni, Fe와 Cu 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따라 성장된 나노 로드를 확대하여 촬영한 주사 전자 현미경 사진도로서, 도 6a 내지 6c는 니켈 액적에서 석출되어 배향된 나노 로드의 사진도인데, 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 수직 배향된 나노로드 'a,b,c,d'는 그 폭이 27.9㎚, 34.8㎚, 48.8㎚, 52.2㎚이다.
도 6b에서는, 수직 배향된 나노로드 'e'는 그 폭이 19.7㎚이다.
도 6c에서는, 수직 배향된 나노로드 'f'는 윗부분의 폭이 67.9㎚이고, 아랫부분의 폭이 88.8㎚이다.
이 때, 나노로드는 금속액적에서 석출되어 성장되는 것으로, 배향된 나노로드는 약간의 편차를 갖고 금속액적의 폭과 거의 같은 폭으로 배향된다.
즉, 각각의 금속액적들로 공급되는 3족과 5족의 물질의 이송되는 양 및 기판상의 온도 차이에 의해, 특정한 폭을 갖는 금속액적에서 배향되는 나노로드의 두께는 약간의 편차를 갖는다.
예를 들어, 31㎚의 폭을 갖는 금속액적이 10개 있는 경우, 이 10개의 금속액적에서 배향되는 나노로드들의 폭은 조금씩 다르다.
그러므로, 본 발명은 수직 배양이 가능한 금속액적들의 폭이 0.1 ~ 90㎚이어야 하고, 전술된 바와 같이, 배향된 나노 로드로부터, 더 바람직한 수직 배향이 가능한 금속액적의 폭은 5 ~ 55㎚이다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따라 나노 로드가 형성되는 대상 구조물이 기판인 경우를 도시한 단면도로서, 도 7a는 기판(101) 상부에 나노로드들(130)을 형성한 것이고, 도 7b는 기판(101) 상부에 버퍼층(102)을 형성하고, 상기 버퍼층(102) 상부에 나노로드들(130)을 형성한 것이다.
즉, 도 7a에서는 대상 구조물이 기판이고, 도 7b에서는 상부에 버퍼층이 있는 기판이다.
여기서, 상기 버퍼층은 상기 기판에서 잘 성장되고, 상기 나노로드들의 성장을 원활하게 할 수 있는 물질로 이루어지는 통상적인 버퍼 기능을 갖는 층을 지칭한다.
그리고, 상기 기판은 GaN기판, Al2O3기판, Si기판, MgO기판, ZnO기판과 LiAlO3기판 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
도 8a 및 8b는 본 발명에 따라 형성된 나노 로드로 발광 구조물을 형성한 일례를 도시한 단면도로서, 전술된 공정에 의거하여 나노 로드를 n타입 반도체로 형성하고, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 나노 로드(130) 상부에 활성층(135)과 p타입 반도체층(137)을 순차적으로 형성하면, 광을 방출할 수 있는 발광 구조물을 형성할 수 있다.
그리고, 도 8b와 같이, 상기 나노 로드(130) 측부 및 상부를 감싸며 활성층(135)과 p타입 반도체층(137)을 순차적으로 형성하여, 동심원상의 발광 구조물도 형성할 수 있다.
이러한, 발광 구조물을 구현할 수 있으므로, 나노 크기의 나노 로드를 이용하여 극미세한 크기의 발광 소자를 구현할 수 있는 것이다.
도 9는 본 발명에 따라 나노 로드가 형성되는 대상 구조물이 발광 구조물인 경우를 도시한 단면도로서, n타입 반도체층(210) 상부에 활성층(220)과 p타입 반도 체층(230)이 순차적으로 형성된 발광 구조물 상부에 복수개의 나노 로드들(130)을 형성하면, 활성층(220)에서 방출하는 광이 상기 p타입 반도체층(230) 상부면에 존재하는 나노 로드들(130)에 의해 전반사되는 광이 현저히 줄어들어, 광출력을 향상시킬 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 대상 구조물 상부에 금속 액적들을 만들고, 이 금속 액적들에 3-5족 반도체를 녹이고 석출시켜, 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 수직 방향으로 배향된 나노 로드들의 개수를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 극미세한 나노로드를 수직 배향함으로써, 극미세한 크기의 발광 소자를 만들 수 있고, 발광 소자 상부에 나노로드를 형성하는 경우 광출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (13)

  1. 대상 구조물 상부에 1Å ~ 40Å 두께의 금속 박막을 증착하는 단계와;
    상기 대상 구조물을 가열하여 금속 액적(Liquid droplet)들을 형성하는 단계와;
    상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와;
    상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 나노로드를 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 박막의 두께는,
    5Å ~ 20Å인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  3. 대상 구조물 상부에 0.1 ~ 90㎚ 크기의 금속 액적들을 형성하는 단계와;
    상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와;
    상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단 계를 포함하여 구성된 나노로드를 형성하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 액적들의 크기는,
    5 ~ 55㎚인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  5. 대상 구조물 상부에 5 ~ 55㎚ 크기의 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 분산시키는 단계와;
    상기 대상 구조물을 가열하여 상기 금속 나노 입자들 또는 금속 화합물의 나노 입자들을 금속 액적(Liquid droplet)들로 형성하는 단계와;
    상기 금속 액적들에 3족과 5족 물질을 녹이는 단계와;
    상기 금속 액적들 각각에 녹아있는 3-5족 물질에서 3-5족 반도체를 석출시켜 상기 금속 액적들 각각이 존재하는 대상 구조물 상부에 나노 로드들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 나노로드를 형성하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상구조물은,
    기판인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판은,
    상부에 버퍼층이 있는 기판인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판은,
    GaN기판, Al2O3기판, Si기판, MgO기판, ZnO기판과 LiAlO3 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상구조물은,
    발광 구조물인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노로드는,
    질화물 반도체인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 질화물 반도체는,
    GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN과 AlGaInN 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 3족과 5족 물질은,
    3족 전구체 및 5족 전구체에서 각각 분리된 3족 물질과 5족 물질인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은,
    Au, Ag, Co, Ni, Fe와 Cu 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노로드를 형성하는 방법.
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