KR100803053B1 - Method for fabricating periodic zinc oxide nanorod arrays - Google Patents

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문종하
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Abstract

A method for fabricating a zinc oxide nanorod array having a periodic pattern is provided to fabricate an inexpensive zinc oxide nanorod array at a low temperature by using a hydrothermal synthesis method and an anodic aluminum nano pattern. An ultrasonic cleaning process can be performed on a substrate(110) wherein acetone, methanol, isopropyl alcohol and deionized water are sequentially used. A silicon oxide layer having a nano pattern is formed on a substrate by using an aluminum anodization process. The substrate is disposed in a solution for hydrothermal synthesis in which a zinc source is melted. A zinc oxide nanorod array(150) is formed on the substrate by performing a hydrothermal synthesis process on the solution for hydrothermal synthesis. The process for forming the silicon oxide layer having the nano pattern includes the following steps. A silicon oxide layer having the nano pattern is formed. An aluminum layer is deposited on the silicon oxide layer. An aluminum anodization process is performed on the aluminum layer to form an aluminum oxide layer made of a porous nano pattern. The silicon oxide layer is etched by using the porous nano pattern formed in the aluminum oxide layer. The aluminum oxide layer is removed.

Description

주기적인 패턴을 갖는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING PERIODIC ZINC OXIDE NANOROD ARRAYS}Manufacturing method of zinc oxide nanorod array having periodic pattern {METHOD FOR FABRICATING PERIODIC ZINC OXIDE NANOROD ARRAYS}

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법을 설명하는 공정순서도이다.1A to 1F are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a zinc oxide nanorod array according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 산화알루미늄막에 형성된 다공성 나노패턴의 단면을 보여주는 SEM사진이다.2 is a SEM photograph showing a cross section of a porous nanopattern formed on an aluminum oxide film using an aluminum anodization process according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 실리콘 산화막(SiO2)에 형성된 다공성 나노패턴을 보여주는 SEM사진이다.3 is a SEM photograph showing a porous nanopattern formed on a silicon oxide film (SiO 2 ) according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 기판 120 : 질화갈륨 버퍼층110 substrate 120 gallium nitride buffer layer

130 : 실리콘 산화막 140 : 알루미늄막 130: silicon oxide film 140: aluminum film

141 : 산화알루미늄막 150 : 산화아연 나노막대 어레이141: aluminum oxide film 150: zinc oxide nanorod array

본 발명은 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온수열합성법과 양극 알루미늄 산화막 패턴을 이용하여 주기적인 패턴을 가지는 산화아연 나노막대 어레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a zinc oxide nanorod array, and more particularly, to a method for manufacturing a zinc oxide nanorod array having a periodic pattern using a low temperature hydrothermal synthesis method and an anode aluminum oxide film pattern.

1차원적 나노사이즈의 재료들은 최근 그들의 고유한 광학적, 전기적인 특성과 함께 전자공학, 광전자공학에서의 잠재적인 사용으로 인하여 많은 연구가 되어지고 있다. 최근에는 산화아연(ZnO) 나노막대(nanorod)가 큰 주목을 받고 있는바 이는, 상기 산화아연 나노구조가 3.37eV 정도의 밴드갭 에너지와 60meV의 큰 엑시톤(exciton) 바인딩 에너지를 가지고 있을 뿐만 아니라, 청색광 발광장치 등 다양한 장치에 응용될 수 있기 때문이다. 또한, 상기 산화아연 나노구조는 높은 압전특성과 화학적 감지특성(sensing properties)을 가지고 있기 때문에 나노스케일의 기계적 장치나 센서에도 사용될 수 있다. 이에 따라, 산화아연 나노막대를 합성하는 방법에 대해 활발한 연구가 진행되고 있다. One-dimensional nanosized materials have been studied in recent years due to their inherent optical and electrical properties and their potential use in electronics and optoelectronics. In recent years, zinc oxide (ZnO) nanorods have received great attention, and the zinc oxide nanostructures not only have a bandgap energy of about 3.37 eV and a large exciton binding energy of 60 meV, This is because it can be applied to various devices such as a blue light emitting device. In addition, since the zinc oxide nanostructure has high piezoelectric properties and chemical sensing properties, the zinc oxide nanostructure may be used in nanoscale mechanical devices or sensors. Accordingly, active research is being conducted on the method of synthesizing the zinc oxide nanorods.

종래에는 상기 산화아연 나노막대를 펄스레이저증착법(PDL법)이나 유기금속화학증착법이나 분자선증착법 등과 같은 방법을 이용하여 제조하여 왔다. Conventionally, the zinc oxide nanorods have been manufactured using a method such as pulsed laser deposition (PDL method), organometallic chemical vapor deposition, molecular beam deposition, or the like.

또한, 상기 산화아연 나노막대를 주기적으로 성장시키기 위하여 노광공정(photo-lithography)과 같은 반도체 공정을 이용하였다. 그러나, 상기 공정들을 이용하여 주기적인 패턴으로 성장하는 산화아연 나노막대를 제조하는 경우 고가의 반도체 장비가 필요하며, 전체 공정이 복잡하여 작업시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 비용도 많이 소요되는 문제점이 있다.In addition, a semiconductor process such as photo-lithography was used to periodically grow the zinc oxide nanorods. However, when manufacturing the zinc oxide nanorods growing in a periodic pattern using the above processes, expensive semiconductor equipment is required, and the entire process is complicated, which requires a lot of work time and costs.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산화아연 나노막대 어레이를 저온에서 저가의 간단한 공정으로 주기적인 패턴을 갖도록 성장시킬 수 있는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법 및 이에 의해 제조된 산화아연 나노막대 어레이를 제공하는 데에 그 목적이 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a method of manufacturing a zinc oxide nano-rod array that can grow the zinc oxide nano-rod array to have a periodic pattern at a low cost and a simple process. And it is an object to provide a zinc oxide nanorod array produced thereby.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명의 일면은 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판상에 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하는 단계; 상기 기판을 아연(Zn) 소오스가 용해된 수열합성용 용액 안에 배치하는 단계; 및 상기 기판이 배치된 수열합성용 용액을 수열합성법을 이용하여 상기 기판상에 산화아연 나노막대 어레이를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above technical problem, one aspect of the present invention provides a method of manufacturing a zinc oxide nanorod array. The manufacturing method includes providing a substrate; Forming a silicon oxide film (SiO 2 ) on which a nanopattern is formed using an aluminum anodization process on the substrate; Placing the substrate in a solution for hydrothermal synthesis in which a zinc (Zn) source is dissolved; And forming a zinc oxide nanorod array on the substrate by using a hydrothermal synthesis method for the hydrothermal synthesis solution on which the substrate is disposed.

이때, 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막을 형성하는 단계:는 상기 기판상에 실리콘 산화막을 증착하는 단계; 상기 실리콘 산화막상에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막을 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 다공성의 나노패턴을 이루는 산화알루미늄(Al2O3)막으로 형성하는 단계; 상기 산화알루미늄막에 형성된 다공성 나노패턴을 이용하여 상기 실리콘 산화막을 식각하는 단계; 및 상기 산화알루미늄막을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.At this time, the step of forming a silicon oxide film formed with the nanopattern: The step of depositing a silicon oxide film on the substrate; Depositing an aluminum (Al) film on the silicon oxide film; Forming the aluminum film as an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film forming a porous nanopattern using an aluminum anodization process; Etching the silicon oxide film using the porous nanopattern formed on the aluminum oxide film; And removing the aluminum oxide film.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 형성된 다공성 나노패턴의 구멍들 사이의 간격은 10 내지 1000nm로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 형성된 다공성 나노패턴의 구멍들의 직경은 100nm 이하인 것이 바람직하다.In a preferred embodiment, the spacing between the holes of the formed porous nanopattern is preferably formed in 10 to 1000nm. In addition, the diameter of the holes of the formed porous nanopattern is preferably 100nm or less.

또한, 상기 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법은 상기 기판상에 산화아연 나노막대 어레이를 형성하는 단계;후에 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the zinc oxide nanorod array may further include forming a zinc oxide nanorod array on the substrate; afterwards, removing the silicon oxide layer having the nanopattern formed thereon.

또한, 상기 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법은 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막을 형성하는 단계;전에 상기 기판을 아세톤, 메탄올, 이소프로필알콜, 증류수의 순서대로 초음파 세정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.The method for manufacturing the zinc oxide nanorod array may further include forming a silicon oxide film having the nanopattern formed therein; ultrasonic cleaning the substrate in the order of acetone, methanol, isopropyl alcohol, and distilled water. A method for producing a zinc oxide nanorod array, characterized in that.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판은 Si 기판, Al2O3 기판, MgAl2O4 기판 또는 GaN 버퍼층이 형성된 Al2O3 기판 등을 사용할 수 있다.In a preferred embodiment, the substrate is a Si substrate, Al 2 O 3 A substrate, an MgAl 2 O 4 substrate, or an Al 2 O 3 substrate having a GaN buffer layer may be used.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수열합성용 용액은 Zn 아세테이트나 Zn 니트레이트 또는 이들의 유도체가 용해된 증류수 용액일 수 있다. 상기 수열합성용 증류수 용액은 NaOH 또는 NH4OH를 이용하여 pH를 조절할 수 있다.In a preferred embodiment, the hydrothermal synthesis solution may be a distilled water solution in which Zn acetate or Zn nitrate or derivatives thereof are dissolved. The distilled water solution for hydrothermal synthesis may be adjusted to pH using NaOH or NH 4 OH.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판상에 산화아연 나노막대 어레이를 형성하는 단계는 100℃ 이하에서 형성하는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment, the forming of the zinc oxide nanorod array on the substrate is preferably formed at 100 ℃ or less.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명의 다른 일면은 상기 제조방법 에 의해 제조된 산화아연 나노막대 어레이를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the present invention provides a zinc oxide nanorod array manufactured by the manufacturing method.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법을 설명하는 공정순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 산화알루미늄막에 형성된 다공성 나노패턴의 단면을 보여주는 SEM사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 실리콘 산화막(SiO2)에 형성된 다공성 나노패턴을 보여주는 SEM사진이다.1A to 1F are process flow charts illustrating a method of manufacturing a zinc oxide nanorod array according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is formed on an aluminum oxide film using an aluminum anodization process according to an embodiment of the present invention. SEM picture showing a cross-section of the porous nanopattern, Figure 3 is a SEM picture showing a porous nanopattern formed on the silicon oxide film (SiO 2 ) according to an embodiment of the present invention.

도 1a을 참조하면, Al2O3 기판(110)이 제공되어 있다. 이때, 기판으로서 Si 기판, Al2O3 기판, MgAl2O4 기판 등 다양한 기판을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 Al2O3 기판(110)상에 질화갈륨(GaN) 버퍼층(120)이 형성된 기판을 사용하고 있다. 산화아연(ZnO) 나노막대를 성장시킴에 있어서, 상기 질화갈륨 버퍼층(120)을 이용하면 방향성이 좋아져 균일하게 산화아연 나노막대를 성장시킬 수 있다.Referring to FIG. 1A, an Al 2 O 3 substrate 110 is provided. At this time, the Si substrate, Al 2 O 3 as a substrate It may be used for various substrates such as a substrate, MgAl 2 O 4 substrate. In particular, in the exemplary embodiment of the present invention, a substrate in which a gallium nitride (GaN) buffer layer 120 is formed on an Al 2 O 3 substrate 110 is used. In growing the zinc oxide (ZnO) nanorods, the gallium nitride buffer layer 120 can be used to grow the zinc oxide nanorods uniformly.

이어서, 상기 질화갈륨 버퍼층(120)이 형성된 Al2O3 기판(110)을 세정한다. 이때, 상기 Al2O3 기판(110)을 아세톤, 메탄올, 이소프로필알콜, 증류수의 순서대로 초음파 세정할 수 있다.Subsequently, the Al 2 O 3 substrate 110 on which the gallium nitride buffer layer 120 is formed is cleaned. At this time, the Al 2 O 3 substrate 110 may be ultrasonically cleaned in the order of acetone, methanol, isopropyl alcohol, distilled water.

계속하여, 상기 질화갈륨 버퍼층(120)이 형성된 Al2O3 기판(110)상에 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 나노패턴(132)이 형성된 실리콘 산화막(130)을 형성하며, 그 과정을 도 1b 내지 도 1d를 통해 살펴보기로 한다.Subsequently, on the Al 2 O 3 substrate 110 on which the gallium nitride buffer layer 120 is formed, a silicon oxide layer 130 having the nanopattern 132 is formed by using an aluminum anodization process, and the process is illustrated in FIG. 1B. This will be described with reference to FIG. 1D.

도 1b와 같이, 상기 질화갈륨 버퍼층(120)상에 실리콘 산화막(130)을 증착한다. 이때, 상기 실리콘 산화막(130)은 PECVD법이나 LPCVD법 등을 이용하여 증착할 수 있다. 상기 실리콘 산화막(130)의 두께는 원하는 두께로 조절하여 증착할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 약 50nm의 두께로 증착하여 사용하였다.As shown in FIG. 1B, a silicon oxide layer 130 is deposited on the gallium nitride buffer layer 120. In this case, the silicon oxide film 130 may be deposited using a PECVD method, an LPCVD method, or the like. The thickness of the silicon oxide film 130 can be deposited by controlling to a desired thickness, in the embodiment of the present invention was used to deposit a thickness of about 50nm.

이어서, 상기 실리콘 산화막(130)상에 알루미늄막(140)을 증착한다. 이때, 상기 알루미늄막(140)은 전자선 증착법이나 열(thermal)증착법 또는 스퍼터링법 등 다양한 방법을 이용하여 증착할 수 있다. 상기 알루미늄막(140)은 원하는 두께로 조절하여 증착할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 약 1㎛의 두께로 증착하여 사용하였다.Subsequently, an aluminum film 140 is deposited on the silicon oxide film 130. In this case, the aluminum film 140 may be deposited using various methods such as electron beam deposition, thermal deposition, or sputtering. The aluminum film 140 may be deposited to be adjusted to a desired thickness, in the embodiment of the present invention was used to deposit a thickness of about 1㎛.

이어서, 도 1c와 같이 상기 알루미늄막(140)을 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 다공성의 나노패턴(142)을 이루는 산화알루미늄(141)막으로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the aluminum film 140 is formed of an aluminum oxide 141 film forming a porous nanopattern 142 using an aluminum anodization process.

알루미늄은 양극산화 과정에서 다른 금속들과는 다른 독특한 산화 특성을 지니고 있다. 즉, 알루미늄은 특정한 산성 전해질 용액 하에서 수십에서 수백 나노 크기의 미세한 구멍을 형성하는 특성을 지니고 있다. 이러한 알루미늄의 독특한 양 극산화 특성은 양극산화 과정 중의 산화막이 형성되는 속도와 산화막이 전해질 용액에 에칭되는 속도의 비에 의해 결정된다. 산화막이 전해액과 반응하지 않거나 또는 용해 속도가 매우 작은 경우에는 단단한 산화막이 형성되지만, 산화막의 성장과 동시에 전해액에 용해가 일어나게 되면 다공성의 나노패턴을 포함하는 산화막이 생기게 된다. Aluminum has unique oxidation characteristics unlike other metals in anodization. That is, aluminum has the property of forming fine pores of several tens to hundreds of nanometers in a specific acidic electrolyte solution. The unique anodic oxidation of aluminum is determined by the ratio of the rate at which the oxide film is formed during the anodization process and the rate at which the oxide film is etched into the electrolyte solution. When the oxide film does not react with the electrolyte or the dissolution rate is very small, a hard oxide film is formed. However, when the oxide film is dissolved and dissolved in the electrolyte at the same time as the growth of the oxide film, an oxide film including a porous nanopattern is formed.

상기 다공성 나노패턴(142)은 패턴의 주기나 구멍의 직경을 조절하여 형성할 수 있는바, 전해액의 종류, 농도, 온도 및 양극산화전압 등을 조절하여 형성할 수 있다. The porous nanopattern 142 may be formed by adjusting the period of the pattern or the diameter of the hole, and may be formed by adjusting the type, concentration, temperature, and anodization voltage of the electrolyte.

이때, 상기 다공성 나노패턴(142)의 구멍들 사이의 간격(a)은 주로 양극산화전압을 변화시켜 조절하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 0.3M 옥살산을 전해액으로 사용하였고, 상기 전해액의 양극산화전압을 30V에서 90V로 변화시켜 상기 다공성 나노패턴(142)의 구멍들 사이의 간격(a)을 약 10 내지 1000 nm로 유지할 수 있도록 조절하였다. 또한, 상기 형성된 다공성 나노패턴(142)의 구멍들의 직경은 100nm 이하가 되도록 조절하였다. 상기 알루미늄 양극산화 과정을 모든 거친 후 상기 다공성 나노패턴(142)이 형성된 상기 산화알루늄막(141)의 두께는 약 0.3 μm를 유지하였다.At this time, the interval (a) between the holes of the porous nanopattern 142 is mainly controlled by changing the anodization voltage. In the exemplary embodiment of the present invention, 0.3 M oxalic acid was used as an electrolyte, and the anodic oxidation voltage of the electrolyte was changed from 30 V to 90 V, thereby reducing the gap a between the holes of the porous nanopattern 142 by about 10 to 1000 nm. It was adjusted to maintain. In addition, the diameters of the holes of the formed porous nanopattern 142 were adjusted to be 100 nm or less. After the aluminum anodization process was performed, the thickness of the aluminum oxide film 141 on which the porous nanopattern 142 was formed was maintained at about 0.3 μm.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 알루미늄 양극산화 과정을 통하여 산화알루미늄막에 주기적으로 형성된 다공성 나노패턴을 잘 살펴볼 수 있다.Referring to FIG. 2, the porous nanopattern periodically formed on the aluminum oxide film through the aluminum anodization process according to an exemplary embodiment of the present invention may be described.

이어서, 도 1d와 같이 상기 실리콘 산화막(130)에 나노패턴(132)을 형성한다. 이때, 상기 다공성 나노패턴(142)이 형성된 산화알루미늄막(141)을 마스크로 하고, 아르곤(Ar)과 CF4를 반응가스로 이용한 반응이온식각공정(RIE공정)을 사용하여 상기 실리콘 산화막(130)에 다공성 나노패턴(132)을 전사하였다. Subsequently, the nanopattern 132 is formed on the silicon oxide film 130 as shown in FIG. 1D. In this case, the silicon oxide film 130 using a reaction ion etching process (RIE process) using the aluminum oxide film 141 on which the porous nanopattern 142 is formed as a mask and argon (Ar) and CF 4 as a reaction gas. ) Was transferred to the porous nanopattern 132.

도 3을 참조하면, 실리콘 산화막(SiO2)에 형성된 다공성 나노패턴은 주기적으로 잘 형성되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the porous nanopattern formed on the silicon oxide layer (SiO 2 ) is well formed periodically.

이어서, 상기 산화알루미늄막(141)을 선택적 건식 또는 습식식각을 통해 제거한다. 이로써, 산화아연 나노막대 어레이의 제조에 사용할 수 있는 다공성 나노패턴을 제작하였다.Subsequently, the aluminum oxide film 141 is removed through selective dry or wet etching. As a result, a porous nanopattern that can be used for producing a zinc oxide nanorod array was produced.

계속하여, 도 1e와 같이 상기 다공성 나노패턴(132)이 형성된 실리콘 산화막(130)을 이용하여 산화아연 나노막대 어레이(150)를 성장시킨다. 이때, 상기 산화아연 나노막대(150)는 수열합성법을 이용하여 합성시킨다.Subsequently, the zinc oxide nanorod array 150 is grown using the silicon oxide layer 130 on which the porous nanopattern 132 is formed as shown in FIG. 1E. At this time, the zinc oxide nanorods 150 are synthesized using hydrothermal synthesis.

상기 다공성 나노패턴(132)이 형성되어 있는 상기 기판(110)을 수열합성용 용액 안에 배치한다. 이때, 상기 수열합성용 용액은 아연(Zn) 소오스 특히, Zn 아세테이트나 Zn 니트레이트 또는 이들의 유도체가 용해된 증류수 용액으로 사용하였으며, NaOH 또는 NH4OH를 이용하여 pH를 조절하였다. 또한, 상기 기판(110)이 배치된 상기 수열합성용 용액을 오븐에서 일정 온도로 유지하여 상기 기판(110)상에 산화아연 나노막대 어레이(150)를 성장시켰다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 오븐의 온도를 100℃ 이하로 유지하여 상기 산화아연 나노막대 어레이(150)를 성장시켰다. 이때, 상기 산화아연 나노막대 어레이(150)는 상기 실리콘 산화막(130)에 형성된 다공성 나노패턴(132)을 이루고 있는 각각의 구멍들을 통과하여 성장하였 다. The substrate 110 on which the porous nanopattern 132 is formed is disposed in a solution for hydrothermal synthesis. In this case, the hydrothermal synthesis solution was used as a distilled water solution in which zinc (Zn) sources, in particular, Zn acetate or Zn nitrate or derivatives thereof were dissolved, and pH was adjusted using NaOH or NH 4 OH. In addition, the zinc oxide nanorod array 150 was grown on the substrate 110 by maintaining the hydrothermal synthesis solution in which the substrate 110 is disposed at a predetermined temperature in an oven. In particular, in the embodiment of the present invention to maintain the temperature of the oven below 100 ℃ to grow the zinc oxide nanorod array 150. In this case, the zinc oxide nanorod array 150 was grown through the respective holes forming the porous nanopattern 132 formed in the silicon oxide film 130.

따라서, 본 발명에서는 상기 산화아연 나노막대 어레이(150)를 상기 다공성 나노패턴(132)이 이루고 있는 패턴에 맞게 주기적으로 잘 성장시킬 수 있다. 즉, 상기 다공성 나노패턴(132)의 구멍들 간의 간격이나 구멍의 직경을 조절하면 상기 산화아연 나노막대 어레이(150)의 형태를 조절하여 성장시킬 수 있다. Therefore, in the present invention, the zinc oxide nanorod array 150 may be grown well according to the pattern formed by the porous nanopattern 132. That is, by adjusting the spacing between the holes of the porous nanopattern 132 or the diameter of the holes can be grown by adjusting the shape of the zinc oxide nanorod array 150.

계속하여, 도 1f와 같이 상기 기판(110)상에 산화아연 나노막대 어레이(150)를 형성한 후에 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막(130)을 제거한다. Subsequently, after forming the zinc oxide nanorod array 150 on the substrate 110 as shown in FIG. 1F, the silicon oxide layer 130 on which the nanopattern is formed is removed.

이렇게 제조된 상기 산화아연 나노막대 어레이(150)는 나노막대와 나노막대 사이의 공간에 폴리머 등으로 충진하여 1D-3D 복합체를 형성할 수 있으며, 상기 복합체는 의료 영상기기에 활용될 수 있다. 또한, 상기 산화아연 나노막대 어레이(150)는 나노막대들이 주기적으로 형성되기 때문에 광자결정의 제조에도 응용될 수 있다.The zinc oxide nanorod array 150 manufactured as described above may be filled with a polymer in a space between the nanorod and the nanorod to form a 1D-3D composite, and the composite may be utilized in a medical imaging apparatus. In addition, the zinc oxide nanorod array 150 may be applied to the production of photonic crystals because the nanorods are formed periodically.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수열합성법과 양극 알루미늄 나노패턴을 이용함으로써, 저온에서 저가의 간단한 공정으로 산화아연 나노막대 어레이를 제조할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명은 주기적인 나노패턴을 갖는 산화아연 나노막대 어레이를 제조할 수 있어 의료 영상기기나 광자결정 등의 다양한 소자를 제조하는 데에 응용할 수 있다.As described above, according to the present invention, by using the hydrothermal synthesis method and the anode aluminum nanopattern, the zinc oxide nanorod array can be produced in a simple process at low temperature and low cost. In addition, the present invention can manufacture a zinc oxide nano-rod array having a periodic nano-pattern can be applied to the production of a variety of devices such as medical imaging equipment and photonic crystals.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

Claims (11)

삭제delete 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate; 상기 기판상에 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하는 단계;Forming a silicon oxide film (SiO 2 ) on which a nanopattern is formed using an aluminum anodization process on the substrate; 상기 기판을 아연(Zn) 소오스가 용해된 수열합성용 용액 안에 배치하는 단계; 및Placing the substrate in a solution for hydrothermal synthesis in which a zinc (Zn) source is dissolved; And 상기 기판이 배치된 수열합성용 용액을 수열합성법을 이용하여 상기 기판상에 산화아연 나노막대 어레이를 형성하는 단계;를 포함하며,And forming a zinc oxide nanorod array on the substrate by using a hydrothermal synthesis method for the hydrothermal synthesis solution in which the substrate is disposed. 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막을 형성하는 단계:는Forming the silicon oxide film formed with the nanopattern: 상기 기판상에 실리콘 산화막을 증착하는 단계;Depositing a silicon oxide film on the substrate; 상기 실리콘 산화막상에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;Depositing an aluminum (Al) film on the silicon oxide film; 상기 알루미늄막을 알루미늄 양극산화 과정을 이용하여 다공성의 나노패턴을 이루는 산화알루미늄(Al2O3)막으로 형성하는 단계;Forming the aluminum film as an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film forming a porous nanopattern using an aluminum anodization process; 상기 산화알루미늄막에 형성된 다공성 나노패턴을 이용하여 상기 실리콘 산화막을 식각하는 단계; 및Etching the silicon oxide film using the porous nanopattern formed on the aluminum oxide film; And 상기 산화알루미늄막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.Removing the aluminum oxide film; method of manufacturing a zinc oxide nanorod array comprising a. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 형성된 다공성 나노패턴의 구멍들 사이의 간격은 10 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.The gap between the holes of the formed porous nanopattern is a method of manufacturing a zinc oxide nanorod array, characterized in that 10 to 1000nm. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 형성된 다공성 나노패턴의 구멍들의 직경은 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.The diameter of the holes of the formed porous nanopattern is 100nm or less manufacturing method of the zinc oxide nanorod array. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법은The method of manufacturing the zinc oxide nanorod array 상기 기판상에 산화아연 나노막대 어레이를 형성하는 단계;후에 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.Forming a zinc oxide nanorod array on the substrate; afterwards, removing the silicon oxide film having the nanopattern formed thereon; the method of manufacturing a zinc oxide nanorod array further comprising. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법은The method of manufacturing the zinc oxide nanorod array 상기 나노패턴이 형성된 실리콘 산화막을 형성하는 단계;전에 상기 기판을 아세톤, 메탄올, 이소프로필알콜, 증류수의 순서대로 초음파 세정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.Forming a silicon oxide film on which the nanopatterns are formed; before the ultrasonic cleaning of the substrate in the order of acetone, methanol, isopropyl alcohol, and distilled water; manufacturing method of a zinc oxide nanorod array further comprising. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 기판은 Si 기판, Al2O3 기판, MgAl2O4 기판 및 GaN 버퍼층이 형성된 Al2O3 기판으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.The substrate is a method of manufacturing a zinc oxide nano-rod array, characterized in that any one selected from the group consisting of a Si substrate, Al 2 O 3 substrate, MgAl 2 O 4 substrate and an Al 2 O 3 substrate with a GaN buffer layer. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 수열합성용 용액은 Zn 아세테이트 또는 Zn 니트레이트가 용해된 증류수 용액인 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.The hydrothermal synthesis solution is a zinc oxide nanorod array manufacturing method characterized in that the distilled water solution in which Zn acetate or Zn nitrate is dissolved. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 수열합성용 증류수 용액은 NaOH 또는 NH4OH를 이용하여 pH를 조절하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.The distilled water solution for hydrothermal synthesis is a method of producing a zinc oxide nanorod array, characterized in that the pH is adjusted using NaOH or NH 4 OH. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 기판상에 산화아연 나노막대 어레이를 형성하는 단계는 100℃ 이하에서 형성하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 어레이의 제조방법.Forming the zinc oxide nanorod array on the substrate is a method of manufacturing a zinc oxide nanorod array, characterized in that formed at 100 ℃ or less. 삭제delete
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