KR101100409B1 - Carbon nanotube based-heterostructure and manufaturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법은, 기저층 상에 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계, 및 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면 상에 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.Carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention, forming a carbon nanotube two-dimensional structure on the base layer, and the transition metal or semiconducting material on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure Forming a one-dimensional structure.

탄소나노튜브, 이종접합, 산화아연 Carbon nanotube, heterojunction, zinc oxide

Description

탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 및 이의 제조방법{CARBON NANOTUBE BASED-HETEROSTRUCTURE AND MANUFATURING METHOD THEREOF}Carbon nanotube-based heterojunction structure and manufacturing method thereof {CARBON NANOTUBE BASED-HETEROSTRUCTURE AND MANUFATURING METHOD THEREOF}

본 발명은 이종접합(異種接合) 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 박막의 표면 상에 이종 물질을 접합하여 구성하는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heterojunction structure and a method of manufacturing the same, and more particularly to a carbon nanotube-based heterojunction structure and a method of manufacturing the same by bonding a heterogeneous material on the surface of the carbon nanotube thin film. It is about.

1991년 일본의 이지마(Sumio Iijima) 박사에 의해 발견된 탄소나노튜브는 그들의 독특한 광학적, 물리적, 전기적, 화학적 특성으로 인하여 차세대 나노테크놀로지를 이끌어갈 소재 중 하나로 각광 받고 있다.Carbon nanotubes, discovered by Dr. Sumio Iijima of Japan in 1991, have been highlighted as one of the next generation nanotechnology materials because of their unique optical, physical, electrical and chemical properties.

탄소나노튜브는 크게 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotubes, SWNT)와 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes, MWNT)로 구분할 수 있으며, 준 1차원적인 양자구조로 인하여 특이한 여러 양자역학적 현상이 관측되었다. 이들 탄소나노튜브의 직경은 수 내지 수십 나노미터로 굉장히 작고 종횡비가 크며 속이 비어있는데, 직경과 탄소막의 말린 각도에 의해서 반도체성 특성과 금속성 특성을 보이는 독특한 성질로 인하여 전계효과 트랜지스터, 평판표시소자, 원자력 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)의 탐침소재, 에너지 저장체, 투명전극, 고용량 커패시터, 전자 소자 등으로의 응용성이 뛰어난 나노소재로 사용되어 오고 있다.Carbon nanotubes can be classified into single-walled carbon nanotubes (SWNT) and multi-walled carbon nanotubes (MWN), which are unique due to their quasi one-dimensional quantum structure. Mechanical phenomena were observed. The diameter of these carbon nanotubes is a few to several tens of nanometers, which are very small, have a large aspect ratio, and are hollow. Due to the unique properties of semiconducting and metallic properties by the diameter and the dried angle of the carbon film, field effect transistors, flat panel display devices, It has been used as a nanomaterial with excellent applicability to Atomic Force Microscopy (AFM) probe materials, energy storage materials, transparent electrodes, high capacity capacitors, and electronic devices.

이들 중 트랜지스터 소자의 응용을 살펴보면, 1998년 네덜란드의 델프트 대학교의 데커(Dekker) 그룹의 연구원들은 탄소나노튜브를 이용하여 상온에서 작동하는 트랜지스터를 구현하였다(문헌[ Nature 1998, 393, 49 ] 참조). 이 결과에 의하면, 물리적 전기적 성질이 우수한 탄소나노튜브 기반의 전자소자가 기존의 실리콘 기반의 전자소자보다 그 동작 속도가 100배 정도 빠르며, 고집적도가 가능할 뿐만 아니라, 전력의 손실량도 적어 향후 탄소나노튜브를 기반으로 한 전자소자에 있어서의 응용 가능성을 보여준 첫 사례라 할 수 있다. Among them, in the application of transistor devices, in 1998, researchers from the Deker group of Delft University in the Netherlands implemented transistors operating at room temperature using carbon nanotubes (see Nature 1998, 393, 49). . According to this result, the carbon nanotube-based electronic device having excellent physical and electrical properties is 100 times faster than the conventional silicon-based electronic device, and has high integration and low power loss. This is the first example of the applicability of a tube-based electronic device.

그 이후, 2008년 현재까지도 탄소나노튜브를 기반으로 한 다양한 나노소자의 응용은 세계의 많은 연구기관에서 수 많은 논문, 특허 등으로 나오고 있는 실정이다.Since then, the application of various nano-devices based on carbon nanotubes has been published in numerous papers, patents, etc. in many research institutes around the world.

그러나 아직까지 탄소나노튜브를 이용한 소자를 제작하는 데에 있어서 해결해야 하는 큰 과제가 남아있다. 궁극적으로 탄소나노튜브를 전자소자에 이용하는데 있어서 반도체성 탄소나노튜브를 얻어야 하는데, 현재 합성되는 과정을 보면 반도체성과 금속성 탄소나노튜브가 혼재되어 합성되고 있다. 따라서 혼재된 두 반도체성과 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 분리하는 것이 전자소자의 적용에 있어서 매우 중요한 역할을 담당할 것으로 보인다.However, there are still big challenges to be solved in manufacturing devices using carbon nanotubes. Ultimately, in order to use carbon nanotubes in electronic devices, semiconducting carbon nanotubes should be obtained. In the present synthesis process, semiconducting and metallic carbon nanotubes are mixed and synthesized. Therefore, selective separation of the two mixed semiconductor and metallic carbon nanotubes seems to play a very important role in the application of electronic devices.

이와 더불어 향후 탄소나노튜브를 전자소자에 적용하기 위해서는 분리공정 기술뿐만 아니라 고품질의 탄소나노튜브를 생산해야 할 것이며, 직경 및 길이의 제 어가 가능해야 하고, 원하는 기판 위에 요구하는 곳에 위치시킬 수 있는 어레이(array) 기술이 확립되어야 할 필요가 있다. In addition, in order to apply carbon nanotubes to electronic devices in the future, it is necessary to produce high quality carbon nanotubes as well as separation process technology, and to control diameters and lengths, and to place them on a desired substrate on a desired substrate. Array technology needs to be established.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 촉매의 사용 없이 재현성 있고 다양한 분야에서 응용 가능한 정렬된 탄소나노튜브 또는 망상구조의 이차원 탄소나노튜브 표면 위에 수식된 나노점, 나노선 또는 나노막대의 이종접합 구조체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Based on the technical background as described above, the present invention provides a nanodot, nanowire or nanorod modified on a surface of aligned carbon nanotubes or networked two-dimensional carbon nanotubes that is reproducible and applicable in various fields without using a catalyst. An object of the present invention is to provide a heterojunction structure and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법은, 기저층 상에 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계, 및 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면 상에 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.Carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention, forming a carbon nanotube two-dimensional structure on the base layer, and the transition metal or semiconducting material on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure Forming a one-dimensional structure.

상기 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계는, 랭뮤어-블로젯법을 이용하여 탄소나노튜브 박막을 형성하는 것일 수 있다.The forming of the carbon nanotube two-dimensional structure may be to form a carbon nanotube thin film using a Langmuir-Blodge method.

랭뮤어-블로젯용 탄소나노튜브 분산용액 제조 시, 유기용매에 분산되어 있는 탄소나노튜브 용액을 원심분리기를 이용하여 처리하고, 상등액을 여과한 다음, 하층액을 여과하여 비정질 탄소 덩어리를 제거할 수 있다.In preparing the carbon nanotube dispersion solution for Langmuir-Blodgette, the carbon nanotube solution dispersed in the organic solvent may be treated by using a centrifuge, the supernatant is filtered, and the lower layer is filtered to remove the amorphous carbon agglomerates. have.

상기 유기용매는 메틸포름아마이드 (Dimethylformamide), 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-Methyl-2-pyrrolidone) , 아세톤 (Aceton)을 포함하여 이루어지는 군에서 선택된 물질인 것을 사용할 수 있다.The organic solvent is methyl formamide (Dimethylformamide), tetrahydrofuran (Tetrahydrofuran), N-methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl-2-pyrrolidone), acetone (Aceton) is a material selected from the group consisting of Can be used.

상기 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계는, 유기용매에 분산된 탄소나노튜브 용액을 양극산화 알루미늄 기판에 여과하여 적층시키고, 상기 양극산화 알루미늄 기판에 여과되어 망상 구조체의 형태로 올라간 탄소나노튜브를 열처리하고, 상기 양극산화 알루미늄 기판을 제거하는 과정을 포함하는 것일 수 있다.Forming the carbon nanotube two-dimensional structure, the carbon nanotube solution dispersed in the organic solvent is filtered and laminated on the anodized aluminum substrate, the carbon nanotubes filtered on the anodized aluminum substrate and raised in the form of a network structure The heat treatment may include the step of removing the anodized aluminum substrate.

상기 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계는, 화학기상증착법을 이용하여 나노점, 나노선, 또는 나노막대의 형태로 성장시키는 것일 수 있다.Forming the one-dimensional structure of the transition metal or semiconducting material may be to grow in the form of nano dots, nanowires, or nanorods using chemical vapor deposition.

상기 일차원 구조체는 산화아연(ZnO), 갈륨/비소(GaAs), 갈륨/질소(GaN), 인듐/인(InP), 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd)를 포함하여 이루어진 군에서 선택된 물질로 이루어질 수 있다.The one-dimensional structure is zinc oxide (ZnO), gallium / arsenic (GaAs), gallium / nitrogen (GaN), indium / phosphorus (InP), silicon (Si), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al) It may be made of a material selected from the group consisting of platinum (Pt), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), palladium (Pd).

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체는, 기저층과, 상기 기저층 상에 형성된 탄소나노튜브 이차원 구조체, 및 상기 탄소나노튜브 이차원(二次元) 구조체의 표면 상에 성장된 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원(一次元) 구조체를 포함한다.Carbon heterotube-based heterojunction structure according to an embodiment of the present invention, the base layer, the carbon nanotube two-dimensional structure formed on the base layer, and the transition grown on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure It includes a one-dimensional structure of metal or semiconducting material.

상기 탄소나노튜브 이차원 구조체는 탄소나노튜브가 일정한 방향으로 정렬되어 있는 탄소나노튜브 단일막으로 이루어진 것이거나, 탄소나노튜브 망상 구조체로 이루어진 것일 수 있다.The carbon nanotube two-dimensional structure may be made of a carbon nanotube single layer in which carbon nanotubes are aligned in a predetermined direction, or may be made of a carbon nanotube network structure.

상기 일차원 구조체는 나노점(nanodot), 나노선(nanowire) 또는 나노막 대(nanorod)를 포함하여 이루어진 군에서 선택된 구조체로 이루어진 것이다.The one-dimensional structure is composed of a structure selected from the group consisting of nanodots, nanowires or nanorods.

상기 일차원 구조체는 산화아연(ZnO), 갈륨/비소(GaAs), 갈륨/질소(GaN), 인듐/인(InP), 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd)를 포함하여 이루어진 군에서 선택된 물질로 이루어진 것이다.The one-dimensional structure is zinc oxide (ZnO), gallium / arsenic (GaAs), gallium / nitrogen (GaN), indium / phosphorus (InP), silicon (Si), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al) It is made of a material selected from the group consisting of platinum (Pt), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), palladium (Pd).

상기한 바와 같은 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에 의하면, 촉매 없이 재현성 있고 다양한 분야에서 이용 가능한 정렬된 탄소나노튜브와 산화아연을 포함한 다양한 나노막대의 이종접합 구조체를 얻을 수 있다.According to the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method as described above, it is possible to obtain a heterojunction structure of various nanorods including aligned carbon nanotubes and zinc oxide that are reproducible and can be used in various fields without a catalyst.

또한, 상기와 같은 탄소나노튜브 기반의 기능성 나노소재 상위의 이종접합 구조체 제작방법에 의하면, 촉매의 사용 없이 이러한 구조체의 구현이 가능하므로 촉매 사용에 따라 발생하는 잔존 영향성을 배제할 수 있다.In addition, according to the method of manufacturing a heterojunction structure on the carbon nanotube-based functional nanomaterial, it is possible to implement such a structure without the use of a catalyst, thereby excluding the residual influence generated by the use of the catalyst.

아울러, 정렬된 탄소나노튜브의 기저층을 전극으로 이용할 수 있으므로, 균일하면서도 우수한 전자운송(electron transport)을 가능하게 하며, 다양한 기능성 나노소재를 정렬된 탄소나노튜브 이차원 구조체 위에 배열함에 따라 투명성을 확보할 수 있다.In addition, since the base layer of aligned carbon nanotubes can be used as an electrode, uniform and excellent electron transport is possible, and transparency can be secured by arranging various functional nanomaterials on the aligned carbon nanotube two-dimensional structure. Can be.

이러한 이종접합 구조체는 다양한 전자기소자, 전자소자, 광소자, 센서, 자성소자, 압전소자 등에 응용이 가능하다.The heterojunction structure may be applied to various electromagnetic devices, electronic devices, optical devices, sensors, magnetic devices, piezoelectric devices, and the like.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속 하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a method for producing a heterojunction structure based on carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 이종접합 구조체를 제조하기 위하여, 먼저, 기저층(substrate)(10) 상에 탄소나노튜브의 이차원 구조체(15)를 형성한다. 탄소나노튜브의 이차원 구조체(15)의 종류는 정렬된 단일막의 구조체와 망상 구조체로 구분될 수 있으며, 본 실시예의 이종접합 구조체를 형성하기 위해서는 단일막 구조체 또는 망상 구조체를 선택적으로 적용할 수 있다.In order to manufacture a heterojunction structure according to the present embodiment, first, a two-dimensional structure 15 of carbon nanotubes is formed on a base layer 10. The two-dimensional structure 15 of carbon nanotubes may be classified into an aligned single layer structure and a network structure. To form the heterojunction structure of the present embodiment, a single layer structure or a network structure may be selectively applied.

먼저, 탄소나노튜브의 단일막 제조방법은 화학적으로 표면처리 된 탄소나노튜브를 랭뮤어-블로젯(Langmuir-Blodgett, LB)법을 이용하여 기판 상에 균일하거나 패터닝된 탄소나노튜브 박막을 형성하는 것으로, 대한민국 공개특허 제10-2006-0092737호에 나타나 있다. 상기 공개특허에 나타난 방법에 의해 제조된 탄소나노튜브 박막은 전도성을 가짐과 동시에 투명하고, 그 두께가 수십 내지 수백 나노미터로 매우 얇고 균일하며, 고밀도로 한 방향으로 배향되어 있어, 전자소자, 센서, 디스플레이 등의 다양한 산업에 적용할 수 있다. First, a method of manufacturing a single layer of carbon nanotubes uses a Langmuir-Blodgett (LB) method to form a uniform or patterned carbon nanotube thin film on a substrate using chemically treated carbon nanotubes. As shown in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2006-0092737. The carbon nanotube thin film produced by the method disclosed in the above-described patent has a conductivity and is transparent, its thickness is tens to hundreds of nanometers, very thin and uniform, and is oriented in one direction at a high density. It can be applied to various industries such as display and display.

도 2는 탄소나노튜브가 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬되는 상태를 도시한 모식도이다.2 is a schematic diagram showing a state in which carbon nanotubes are aligned by the Langmuir-Blodgett method.

도 2를 참조하면, 랭뮤어-블로젯법으로 탄소나노튜브 단일막을 형성하는 경 우에, 탄소나노튜브(35)를 휘발성 유기용매에 분산시켜 LB트로프(32)에 담긴 수면 위에 도포하고, 상기 용매가 기화된 후 배리어(30)를 밀어서 수면의 면적을 점진적으로 감소시켜 상기 탄소나노튜브가 계면상에서 일정한 방향으로 정렬된 탄소나노튜브 랭뮤어막(Langmuir film)을 형성시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, in the case of forming a single layer of carbon nanotubes by the Langmuir-Bloze method, the carbon nanotubes 35 are dispersed in a volatile organic solvent and coated on the water surface contained in the LB trough 32. After vaporizing, the surface area of the surface may be gradually reduced by pushing the barrier 30 to form a carbon nanotube Langmuir film in which the carbon nanotubes are aligned in a constant direction on the interface.

더 나아가, 이러한 방법에 비정질 탄소 덩어리들의 불순물을 줄이는 공정을 추가함으로써 더욱 정렬이 잘 된 이차원의 탄소나노튜브 박막을 형성할 수 있다. Furthermore, the addition of a process to reduce impurities in the amorphous carbon agglomerates can form a more aligned two-dimensional carbon nanotube thin film.

즉, 원심분리 공정을 통해 제조된 랭뮤어-블로젯용 탄소나노튜브 분산용액의 경우 다량의 비정질 탄소 덩어리를 포함할 수 있는데, 랭뮤어-블로젯용 탄소나노튜브 분산용액 제조 시, 유기용매에 분산되어 있는 탄소나노튜브 용액을 원심분리기를 이용하여 소정의 회전속도(rpm)로 소정 시간 동안 처리해 준 후 상등액을 먼저 여과하고 하층액을 여과하는 방법을 통하여 비정질 탄소 덩어리를 효율적으로 제거할 수 있다. That is, the Langmuir-Blodgett carbon nanotube dispersion solution prepared by the centrifugation process may include a large amount of amorphous carbon agglomerate. After treating the carbon nanotube solution with a centrifugal separator at a predetermined rotation speed (rpm) for a predetermined time, the supernatant may be filtered first and the lower layer may be filtered to efficiently remove the amorphous carbon agglomerates.

일례로, 탄소나노튜브를 분산할 수 있는 유미용매로 디메틸포름아마이드 (Dimethylformamide), 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-Methyl-2-pyrrolidone) , 아세톤 (Aceton) 등의 용매가 사용될 수 있으며, 분산되어 있는 탄소나노튜브 용액을 원심분리기를 이용하여 6,000 ~ 10,000 rpm에서 30분 이상 처리해 준 후에 상등액을 먼저 여과하고 하층액을 이후에 여과하는 방법을 통하여 비정질 탄소 덩어리를 효율적으로 제거할 수 있다. 원심분리기 회전속도가 10,000 rpm을 초과하는 경우에는 비정질 탄소 덩어리가 하층액에 가라 앉아 분리의 효과를 얻을 수 없고, 6,000 rpm 미만인 경우에는 탄소나노튜브가 하층액에 가라앉 지 않아 또한 분리의 효과를 얻을 수 없다. 그리고 처리 시간이 30분 미만인 경우에도 탄소나노튜브와 비정질 탄소 덩어리가 효과적으로 분리되지 않는다.For example, dimethylformamide, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, etc. Solvent), and the dispersed carbon nanotube solution is treated with a centrifugal separator at 6,000 to 10,000 rpm for at least 30 minutes, and then the supernatant is first filtered and the lower layer is filtered. The mass can be removed efficiently. If the centrifuge rotation speed exceeds 10,000 rpm, the amorphous carbon mass sinks in the lower layer liquid and the separation effect cannot be obtained. If it is less than 6,000 rpm, the carbon nanotubes do not sink in the lower layer liquid, and the effect of separation is also reduced. Can not get In addition, even when the treatment time is less than 30 minutes, the carbon nanotubes and the amorphous carbon agglomerate are not effectively separated.

보다 상세히 설명하면, 상등액에는 상대적으로 탄소나노튜브보다 비중이 작은 나노 크기의 비정질 탄소 덩어리가 떠있게 되는데, 이후 다시 여과 공정을 거치면서 상등액을 먼저 여과하여 나노 크기의 비정질 탄소 덩어리가 먼저 빠져나간 후 최종적으로 하층액을 여과함으로써 탄소나노튜브가 비정질 탄소덩어리를 포함하지 않게끔 유도하는 공정을 포함하는 것이다. 이 때문에 랭뮤어-블로젯용 분산용액에 많은 양으로 존재하고 있던 비정질 탄소 덩어리들의 불순물이 감소하게 되는 것이다.In more detail, the supernatant has a nano-size amorphous carbon agglomerate having a smaller specific gravity than carbon nanotubes, and then the supernatant is first filtered through the filtration process, and the nano-sized amorphous carbon agglomerated first. Finally, the lower layer liquid is filtered to induce carbon nanotubes to contain no amorphous carbon mass. As a result, impurities in the amorphous carbon agglomerates present in a large amount in the Langmuir-Blodgette dispersion solution are reduced.

이러한 공정을 통하여 제조된 랭뮤어-블로젯용 탄소나노튜브 분산용액을 사용하여 제조된 탄소나노튜브의 박막은 상기 공개특허 제10-2006-0092737호에 개시되어 있는 탄소나노튜브의 랭뮤어-블로젯 박막보다 비정질 탄소의 덩어리의 양이 훨씬 줄어들게 되며, 그로 인하여 더욱 정렬이 잘 된 이차원의 탄소나노튜브 박막을 얻을 수 있다.The thin film of carbon nanotubes prepared using the Langmuir-Blozer carbon nanotube dispersion solution prepared through such a process is the Langmuir-Blojet of carbon nanotubes disclosed in the above-mentioned Patent Publication No. 10-2006-0092737. The amount of agglomerates of amorphous carbon is much smaller than that of the thin film, thereby obtaining a more aligned two-dimensional carbon nanotube thin film.

한편, 탄소나노튜브의 망상 구조체 제조방법에 따르면, 유기용매에 분산된 탄소나노튜브 용액을 양극산화 알루미늄 기판에 여과하는 방법을 통해 적층시킨다. 이후 양극산화 알루미늄 기판에 여과되어 망상 구조체의 형태로 올라간 탄소나노튜브를 열처리 한다. On the other hand, according to the manufacturing method of the network structure of carbon nanotubes, the carbon nanotube solution dispersed in the organic solvent is laminated on the anodized aluminum substrate by filtration. Thereafter, the carbon nanotubes are filtered on the anodized aluminum substrate to heat up the carbon nanotubes.

일례로, 탄소나노튜브를 분산할 수 있는 유기용매로는 디메틸포름아마이드 (Dimethylformamide), 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-Methyl-2-pyrrolidone) , 아세톤 (Aceton) 등을 사용할 수 있고, 상기 양극산화 알루미늄 기판에 여과되어 망상구조체의 형태로 올라간 탄소나노튜브는 110 ~ 200℃ 오븐에서 2 ~ 3시간 동안 열처리 할 수 있다.For example, organic solvents capable of dispersing carbon nanotubes include dimethylformamide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, and acetone. Aceton) may be used, and the carbon nanotubes filtered on the anodized aluminum substrate and raised in the form of a network structure may be heat treated for 2 to 3 hours in an oven of 110 to 200 ° C.

상기 처리방법은 탄소나노튜브 간의 물리적 접합 성능을 향상시키며, 이는 전기적인 특성의 향상에 영향을 미친다. 상기 온도와 시간의 설정된 범위를 초과하는 경우에는 탄소나노튜브에 결함이 발생하거나 심한 경우 파괴될 수 있다.The treatment method improves the physical bonding performance between the carbon nanotubes, which affects the improvement of the electrical properties. In the case of exceeding the set range of temperature and time, the carbon nanotubes may be defective or may be destroyed in severe cases.

그 후, 원하는 기판에 탄소나노튜브를 전이하기 위한 단계로 수산화나트륨 수용액에 양극산화 알루미늄 기판이 용해되는 특성을 이용하여, 수산화나트륨 수용액 바닥에 원하는 기판을 위치시키고 그 위에 탄소나노튜브가 적층된 양극산화 알루미늄 기판을 올린다. 시간이 지나면 양극산화 알루미늄은 수산화나트륨의 수용액에 의하여 용해되어 없어지고 종국에는 적층된 탄소나노튜브 망상구조체 박막만 남게 된다. Then, using the property of dissolving the anodized aluminum substrate in an aqueous sodium hydroxide solution in order to transfer the carbon nanotubes to the desired substrate, the desired substrate is placed on the bottom of the sodium hydroxide aqueous solution and the carbon nanotubes are laminated thereon Raise the aluminum oxide substrate. As time passes, the anodized aluminum is dissolved by an aqueous solution of sodium hydroxide and eventually only the laminated carbon nanotube network thin film remains.

마지막 과정으로 수산화나트륨 수용액에 증류수를 서서히 가하여 pH 7을 유지하면서 최종적으로 수용액을 제거함으로써 망상구조체의 탄소나노튜브 박막이 원하는 기판에 전이되도록 유도한다.Finally, distilled water is slowly added to the aqueous sodium hydroxide solution to remove the aqueous solution while maintaining pH 7 to induce the carbon nanotube thin film of the network to be transferred to the desired substrate.

이상 설명한 바와 같이, 정렬된 단일막 구조체 또는 망상 구조체의 형태로 탄소나노튜브 이차원 구조체(15)를 형성한 다음, 이종접합 구조체의 형태로 제조하기 위하여 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 나노막대(nanorod)(20)를 성장시킨다. 이러한 탄소나노튜브 이차원 구조체(15)에 성장시킬 수 있는 나노막대(20)는 화학기상증착법이 가능한 전이금속 또는 반도체성 물질 로 형성될 수 있으며, 일례로 산화아연 등을 포함한다. 이러한 산화아연은 초기에는 나노막대(20)로 성장하기 전에 나노점(nanodot)(17)의 형태로 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체(15)에 증착되며, 공정시간이 지속됨에 따라 일측 방향, 즉 기저층(10)면에 수직한 방향으로 증식되어 나노선(nanowire) 또는 나노막대(20)의 형태를 갖게 된다. As described above, the carbon nanotube two-dimensional structure 15 is formed in the form of an aligned single-membrane structure or a network structure, and then chemical vapor deposition (CVD) is used to manufacture the heterojunction structure. To grow a nanorod (20). The nanorod 20 that can be grown on the carbon nanotube two-dimensional structure 15 may be formed of a transition metal or semiconducting material capable of chemical vapor deposition, for example, zinc oxide and the like. The zinc oxide is initially deposited on the carbon nanotube two-dimensional structure 15 in the form of nanodots 17 before growing into the nanorods 20, and in one direction, that is, the base layer, as the process time continues. Proliferation in the direction perpendicular to the (10) plane has a form of a nanowire (nanowire) or nanorod (20).

이후 형성된 구조체를 필요에 따라 열처리 할 수 있다. 이러한 후열처리 (post-thermal treatment)(일례로, 300℃ 에서 30분간)의 과정은 탄소나노튜브와 그 위에 위치하는 나노소재 (나노막대, 나노점, 나노선 등)와의 물리적인 접합 성능을 우수하게 하는 동시에, 나노선 성장 등의 과정에서 잔존할 수 있는 물질을 제거하는 것에도 효과적이다.The formed structure may then be heat treated as needed. This post-thermal treatment (for example, 30 minutes at 300 ℃) is excellent in physical bonding between the carbon nanotubes and nanomaterials (nanorods, nanodots, nanowires, etc.) placed thereon At the same time, it is also effective in removing substances that may remain in the process of nanowire growth.

산화아연 (ZnO)은 우수한 물리적, 전기적, 화학적 특성으로 인하여, 압전소자, 투명전극, 가스센서, 발광소자, 고 전력 소자, 자외선 발생기, 디스플레이, 전자소자 등을 제작하는 데에 있어서 매우 적절한 특성을 가지고 있는 재료이다. 이러한 산화아연의 기본성질을 살펴보면, 에너지 갭 (Energy gap)이 3.4eV로 실리콘(Si)에 비해 3배가 높은 부르자이트(wurzite) 결정구조를 가지는 육각 성형 결정 (hexagonal crystal) 구조를 가지는 물질이다. 전자 홀 모빌리티(electron hall mobility)는 200cm2/VS 정도이며, 홀 홀 모빌리티(hole hall mobility)가 5 ~ 50cm2/VS인 산화아연은 주로 n형 도핑인 경우가 주를 이룬다. 이러한 산화아연의 특성을 이용하여 바이오센서, 가스센서 등의 전자소자에 적용하는데 있어서, 낮은 저 항의 접촉 저항을 개발하는 것이 중요한 기술로 인식되는 것이 실정이다. Zinc oxide (ZnO) is very suitable for manufacturing piezoelectric element, transparent electrode, gas sensor, light emitting element, high power element, UV generator, display, electronic element due to its excellent physical, electrical and chemical properties. It is the material that I have. Looking at the basic properties of zinc oxide, the energy gap is 3.4eV, a material having a hexagonal crystal structure having a wurtzite crystal structure three times higher than that of silicon (Si). . Electron hole mobility is about 200 cm 2 / VS, and zinc oxide having hole hole mobility of 5 to 50 cm 2 / VS is mainly doped with n-type doping. In application to electronic devices such as biosensors and gas sensors using the characteristics of zinc oxide, development of low resistance contact resistance is recognized as an important technology.

상기에서 일차원 구조체를 형성할 수 있는 물질의 구체적인 예로서, 산화아연 외에, 갈륨/비소(GaAs), 갈륨/질소(GaN), 인듐/인(InP), 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd)를 포함하여 이루어진 군에서 선택하여 적용할 수 있다.Specific examples of the material capable of forming the one-dimensional structure, in addition to zinc oxide, gallium / arsenic (GaAs), gallium / nitrogen (GaN), indium / phosphorus (InP), silicon (Si), gold (Au), In the group consisting of silver (Ag), aluminum (Al), platinum (Pt), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), palladium (Pd) Can be selected and applied.

이와 같은 나노소재의 합성은 기상(vapor) 및 액상 (liquid)에서 공정이 가능하므로, 상기와 같은 이종접합 구조체의 제조방법으로 다양한 방법을 이용할 수 있다. 특히, 나노소재 합성 시 화학기상증착법을 이용할 경우, 나노막대와 탄소나노튜브 기저층과의 계면이 뚜렷한 이종접합 구조체를 형성하는데 유리하다.Since the synthesis of the nanomaterial can be processed in the vapor (vapor) and liquid (liquid), a variety of methods can be used as a method for producing a heterojunction structure as described above. In particular, when chemical vapor deposition is used to synthesize nanomaterials, it is advantageous to form a heterojunction structure having a clear interface between a nanorod and a carbon nanotube base layer.

이상 설명한 바와 같은 방법에 의해 제조된 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체는 다음과 같은 분야에 응용할 수 있다.Carbon nanotube-based heterojunction structure prepared by the method as described above can be applied to the following fields.

즉, 탄소나노튜브 위의 산화아연 구조체(나노막대)의 길이와 직경의 조절을 통해 외인성(extrinsic) 운송자 조절을 이용한 광전자 소자로 응용할 수 있다. 또한, 탄소나노튜브 구조체 위에 촉매 없이 선택적으로 에피택시얼 성장(selective epitaxial growth)한 산화아연 구조체를 전자소자에 적용할 수 있다. 나아가 산화아연과 탄소나노튜브의 이종접합 구조체에서 발현되는 반도체적 전기적 특성을 활용하는 것도 가능하다.That is, it can be applied as an optoelectronic device using extrinsic transporter control by controlling the length and diameter of the zinc oxide structure (nanorod) on the carbon nanotubes. In addition, a zinc oxide structure that is selectively epitaxially grown without a catalyst on the carbon nanotube structure can be applied to an electronic device. Furthermore, it is also possible to utilize semiconductor electrical properties expressed in the heterojunction structure of zinc oxide and carbon nanotubes.

도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 실리콘 기판에 이차원의 탄소나노튜브 구조체를 형성한 후 산화아연(ZnO)을 나노선으로 성장시켜 만든 전극소자의 모식도이고, (b)는 (a)의 전극소자의 각 부분 두께를 예시한 도면이며, (c)는 이러한 전극소자의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.Figure 3 (a) is a schematic diagram of an electrode device formed by growing a zinc oxide (ZnO) with nanowires after forming a two-dimensional carbon nanotube structure on a silicon substrate by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, ( b) is a diagram illustrating the thickness of each part of the electrode element of (a), (c) is a graph showing the electrical characteristics of this electrode element.

이와 같이 정렬된 탄소나노튜브 기저층(SWNTs)은 후위전극으로 사용될 수 있으며, 카본나노튜브가 잘 정렬되어 있기 때문에 전자운송의 균일성과 우수성이 확보되면서 투명하게 할 수 있는 장점이 있다.The aligned carbon nanotube base layers (SWNTs) can be used as a back electrode, and since the carbon nanotubes are well aligned, there is an advantage that the uniformity and superiority of the electron transport can be ensured and made transparent.

도 3의 (c)의 탄소나노튜브 기저층과 산화아연(ZnO) 나노선의 전기특성 그래프를 참조하면, 이종 구조체의 물질 (탄소나노튜브 기저층-산화아연 나노선) 간에 저저항 오믹 접합(ohmic contact) 특성을 나타내는 것을 볼 수 있다.Referring to the graph of the electrical properties of the carbon nanotube base layer and the zinc oxide (ZnO) nanowire of FIG. 3 (c), a low resistance ohmic contact between materials of the heterostructure (carbon nanotube base layer-zinc oxide nanowire) It can be seen that it exhibits characteristics.

[실험예1]Experimental Example 1

탄소나노튜브 단일막 구조체에 산화아연 나노막대를 성장시킨 경우When zinc oxide nanorods are grown on carbon nanotube monolayer structure

먼저, 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬된 탄소나노튜브 이차원 구조체를 제작하였다. 즉, 탄소나노튜브를 휘발성 유기용매인 클로로프롬에 분산시켜 LB 트로프에 도포하고 용매를 기화시킨 후 도포면을 점진적으로 감소시켜 물과 공기의 계면에서 일정한 방향으로 정렬된 탄소나노튜브의 단층막을 형성시킨 다음, 형성된 탄소나노튜브의 단층막을 기판에 전이시켰다.First, the carbon nanotube two-dimensional structure aligned by the Langmuir-Blodge method was produced. In other words, the carbon nanotubes were dispersed in chloroform, a volatile organic solvent, applied to the LB trough, the solvent was vaporized, and the coated surface was gradually reduced to form a monolayer film of carbon nanotubes aligned in a constant direction at the interface between water and air. Next, the formed monolayer film of carbon nanotubes was transferred to the substrate.

랭뮤어-블로젯용 탄소나노튜브 분산용액 제조 시, 디메틸포름아마이드 (Dimethylformamide)에 분산되어 있는 탄소나노튜브 용액을 원심분리기를 이용하여 6,000 rpm에서 30분간 처리해 준 후에 상등액을 먼저 여과하고 하층액을 이후에 여과하는 방법을 통하여 비정질 탄소 덩어리를 제거하였다.When preparing a carbon nanotube dispersion solution for Langmuir-Blodgette, the carbon nanotube solution dispersed in dimethylformamide was treated with a centrifuge at 6,000 rpm for 30 minutes, and then the supernatant was first filtered and the lower layer solution was The amorphous carbon cake was removed by filtration.

도 4는 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬된 탄소나노튜브 이차원 구조체의 주사전자현미경 사진이다.4 is a scanning electron micrograph of a carbon nanotube two-dimensional structure aligned by the Langmuir-Blodgett method.

다음으로, 상기 탄소나노튜브 단일막 이차원 구조체 표면에 화학기상증착법을 이용하여 산화아연으로 나노막대를 성장시켰다. 즉, 산화아연(ZnO)과 흑연 분말의 혼합물을 반응기에 넣고 10cm 떨어진 곳에 기저층을 위치시키고, 내부압력 15 Torr, 질소기체 134 SCCM, 산소기체 26 SCCM, 온도 500°C 로 유지한 후, 화학기상증착을 수행하였다.Next, nanorods were grown with zinc oxide using chemical vapor deposition on the surface of the carbon nanotube single layer two-dimensional structure. That is, a mixture of zinc oxide (ZnO) and graphite powder is placed in a reactor, and the base layer is placed at a distance of 10 cm, and maintained at an internal pressure of 15 Torr, nitrogen gas 134 SCCM, oxygen gas 26 SCCM, and temperature 500 ° C. Deposition was performed.

도 5는 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬된 탄소나노튜브의 이차원 구조체 표면에 성장한 산화아연의 주사전자현미경 사진이다.5 is a scanning electron micrograph of zinc oxide grown on the surface of a two-dimensional structure of carbon nanotubes aligned by the Langmuir-Blodgett method.

성장한 산화아연 나노막대의 직경이 대략 5.38μm로 측정되는 것을 볼 수 있다.It can be seen that the diameter of the grown zinc oxide nanorod is measured to be approximately 5.38 μm.

[실험예2]Experimental Example 2

탄소나노튜브 망상 구조체에 산화아연 나노막대를 성장시킨 경우When zinc oxide nanorods are grown on a carbon nanotube network

먼저, 10ml의 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide)에 분산된 탄소나노튜브 용액을 알루미늄 기판에 여과하는 방법을 통해 적층시켰다. 상기 양극산화 알루미늄 기판에 여과되어 망상구조체의 형태로 올라간 탄소나노튜브를 110℃ 오븐에서 3시간 열처리 하였다.First, a carbon nanotube solution dispersed in 10 ml of dimethylformamide was laminated through a method of filtration on an aluminum substrate. The carbon nanotubes filtered on the anodized aluminum substrate and raised in the form of a network structure were heat-treated in an oven at 110 ° C. for 3 hours.

다음으로, 수산화나트륨 수용액 바닥에 기판을 위치시키고 그 위에 탄소나노튜브가 적층된 양극산화 알루미늄 기판을 올린 후, 시간을 경과시켜 양극산화 알루미늄을 용해시켜 없애고 적층된 탄소나노튜브 망상구조체 박막만 남겼다. Next, the substrate was placed on the bottom of an aqueous sodium hydroxide solution, and an anodized aluminum substrate having carbon nanotubes laminated thereon was placed thereon, and after a time, the anodized aluminum was dissolved to remove and leave only the laminated carbon nanotube network thin film.

그리고, 수산화나트륨 수용액에 증류수를 서서히 가하여 pH 7을 유지하면서 최종적으로 수용액을 제거함으로써 망상구조체의 탄소나노튜브 박막을 상기 기판에 전이시켰다Then, the carbon nanotube thin film of the network structure was transferred to the substrate by slowly adding distilled water to the aqueous sodium hydroxide solution and finally maintaining the pH 7 solution.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 망상구조의 탄소나노튜브 이차원 구조체의 원자력현미경 사진이다.6 is an atomic force micrograph of a carbon nanotube two-dimensional structure of the network structure in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

다음으로, 상기 망상 구조의 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면에 화학기상증착법을 이용하여 산화아연으로 나노막대를 성장시켰다. 즉, 산화아연(ZnO)과 흑연 분말의 혼합물을 반응기에 넣고 10cm 떨어진 곳에 기판을 위치시키고, 내부압력 15 Torr, 질소기체 134 SCCM, 산소기체 26 SCCM, 온도 500°C 로 유지한 후, 화학기상증착을 수행하였다.Next, nanorods were grown by zinc oxide using chemical vapor deposition on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure having the network structure. That is, a mixture of zinc oxide (ZnO) and graphite powder is placed in a reactor, and the substrate is placed 10 cm away, and the internal pressure is maintained at 15 Torr, nitrogen gas 134 SCCM, oxygen gas 26 SCCM, and temperature 500 ° C. Deposition was performed.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 망상구조의 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면에 성장한 산화아연의 주사전자현미경 사진이다. 즉, 도 7의 좌측상단 이미지(a)는 탄소나노튜브 기저층의 이미지이며, 나머지 이미지(b, c, d)는 산화아연(ZnO)을 CVD로 성장시킬 때 시간에 따른 산화아연의 형태변화 추이를 나타낸 것이다.7 is a scanning electron micrograph of zinc oxide grown on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure of the network structure in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention. That is, the upper left image (a) of FIG. 7 is an image of the carbon nanotube base layer, and the remaining images (b, c, and d) show the change in shape of zinc oxide over time when zinc oxide (ZnO) is grown by CVD. It is shown.

도 7의 우측상단 이미지(b)는 점 형태로 탄소나노튜브 표면에 성장한 것이고 (CVD 처리시간: 2분), 좌측하단 이미지(c)는 탄소나노튜브의 거의 모든 표면을 산화아연이 덮은 후 점차 산화아연이 나노선 형태로 자란 것이며 (CVD 처리시간: 4분), 우측하단 이미지(d)는 전면적으로 탄소나노튜브 표면에 나노선 형태로 산화아연이 성장한 이미지이다 (CVD 처리시간: 15분).The upper right image (b) of FIG. 7 is grown on the surface of the carbon nanotubes in the form of dots (CVD treatment time: 2 minutes), and the lower left image (c) gradually covers the surface of the carbon nanotubes after zinc oxide is covered. Zinc oxide was grown in the form of nanowires (CVD process time: 4 minutes), and the bottom right image (d) shows the entire surface of the carbon nanotubes in which zinc oxide was grown in the form of nanowires (CVD process time: 15 minutes). .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 화학기상증착법을 이용한 산화아연의 성장시간에 따른 형태 변화를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.FIG. 8 is a scanning electron micrograph showing a change in shape according to the growth time of zinc oxide using a chemical vapor deposition method in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

즉, 도 8의 이미지 (a)는 적정시간(대략 15분)에서의 산화아연 나노선의 사진이고, 이미지 (b)는 그 확대 사진이다. 이미지 (c)는 성장시간을 연장하여 산화아연 나노선의 지름이 증가한 것을 나타낸 사진이고, 이미지 (d)는 그 확대 사진이다. 이미지 (e)는 성장시간을 더욱 연장하여 산화아연 구조가 변경된 것을 나타낸 사진이고, 이미지 (f)는 그 확대사진이다.That is, the image (a) of FIG. 8 is a photograph of a zinc oxide nanowire at an appropriate time (about 15 minutes), and the image (b) is an enlarged photograph thereof. Image (c) is a photograph showing that the diameter of the zinc oxide nanowire was increased by extending the growth time, and image (d) is an enlarged photograph thereof. Image (e) is a photograph showing that the zinc oxide structure is changed by further extending the growth time, and image (f) is an enlarged photograph thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a method for producing a heterojunction structure based on carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.

도 2는 탄소나노튜브가 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬되는 상태를 도시한 모식도이다.2 is a schematic diagram showing a state in which carbon nanotubes are aligned by the Langmuir-Blodgett method.

도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 실리콘 기판에 이차원의 탄소나노튜브 구조체를 형성한 후 산화아연을 나노막대로 성장시켜 만든 전극소자의 모식도이고, (b)는 (a)의 전극소자의 각 부분 두께를 예시한 도면이며, (c)는 이러한 전극소자의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.Figure 3 (a) is a schematic diagram of an electrode device formed by growing a zinc oxide nanorod after forming a two-dimensional carbon nanotube structure on a silicon substrate in a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, (b) is It is a figure which shows the thickness of each part of the electrode element of (a), and (c) is a graph which shows the electrical characteristic of this electrode element.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬된 탄소나노튜브 이차원 구조체의 주사전자현미경 사진이다.Figure 4 is a scanning electron micrograph of the carbon nanotube two-dimensional structure aligned by the Langmuir-Blodge method in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 랭뮤어-블로젯법에 의해 정렬된 탄소나노튜브의 이차원 구조체 표면에 성장한 산화아연의 주사전자현미경 사진이다.FIG. 5 is a scanning electron micrograph of zinc oxide grown on a surface of a two-dimensional structure of carbon nanotubes aligned by a Langmuir-Bjet method in a method of manufacturing a carbon nanotube-based heterojunction structure according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 망상구조의 탄소나노튜브 이차원 구조체의 원자력현미경 사진이다.6 is an atomic force micrograph of a carbon nanotube two-dimensional structure of the network structure in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 망상구조의 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면에 성장한 산화아연의 주사전자현미경 사진이다.7 is a scanning electron micrograph of zinc oxide grown on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure of the network structure in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법에서 화학기상증착법을 이용한 산화아연의 성장시간에 따른 형태 변화를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.FIG. 8 is a scanning electron micrograph showing a change in shape according to the growth time of zinc oxide using a chemical vapor deposition method in the carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 기저층 15: 탄소나노튜브 이차원 구조체10: base layer 15: carbon nanotube two-dimensional structure

17: 나노점 20: 나노막대17: nano dot 20: nanorod

30: 배리어(barrier) 32: LB 트로프30: barrier 32: LB trough

35: 탄소나노튜브35: carbon nanotube

Claims (12)

기저층 상에 랭뮤어-블로젯법을 이용하여 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계; 및Forming a carbon nanotube two-dimensional structure on the base layer using a Langmuir-Bloze method; And 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면 상에 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계를 포함하며,Forming a one-dimensional structure of the transition metal or semiconducting material on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure, 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체 형성 단계에서,In the carbon nanotube two-dimensional structure forming step, 랭뮤어-블로젯용 탄소나노튜브 분산용액 제조시 유기용매에 분산되어 있는 탄소나노튜브 용액을 원심분리기를 이용하여 처리하고,When preparing a carbon nanotube dispersion solution for Langmuir-Blodge, the carbon nanotube solution dispersed in the organic solvent was treated by using a centrifugal separator, 상등액을 여과한 다음 하층액을 여과하여 비정질 탄소 덩어리를 제거하는 과정을 포함하는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.A method for producing a heterojunction structure based on carbon nanotubes comprising filtering a supernatant and then filtering an underlayer to remove amorphous carbon agglomerates. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기용매는 메틸포름아마이드 (Dimethylformamide), 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-Methyl-2-pyrrolidone), 및 아세톤 (Aceton)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.The organic solvent is at least one selected from the group consisting of methylformamide, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, and acetone. Carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method comprising a material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계는, 화학기상증착법을 이용하여 나노점, 나노선, 또는 나노막대의 형태로 성장시키는 것으로 이루어지는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.Forming the one-dimensional structure of the transition metal or semiconducting material, carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method comprising growing in the form of nano-dots, nanowires, or nanorods using chemical vapor deposition. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 일차원 구조체는 산화아연(ZnO), 갈륨/비소(GaAs), 갈륨/질소(GaN), 인듐/인(InP), 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.The one-dimensional structure is zinc oxide (ZnO), gallium / arsenic (GaAs), gallium / nitrogen (GaN), indium / phosphorus (InP), silicon (Si), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al) , Carbon nano containing at least one material selected from the group consisting of platinum (Pt), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), and palladium (Pd) Tube-based heterojunction structure manufacturing method. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며, 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체는 탄소나노튜브가 일정한 방향으로 정렬된 탄소나노튜브 단일막으로 이루어진 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체.The carbon nanotube two-dimensional structure manufactured by the method of any one of claims 1 to 4, wherein the carbon nanotube two-dimensional structure is composed of a carbon nanotube monolayer in which carbon nanotubes are aligned in a predetermined direction. 기저층 상에 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계; 및Forming a carbon nanotube two-dimensional structure on the base layer; And 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체 표면 상에 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계를 포함하며,Forming a one-dimensional structure of the transition metal or semiconducting material on the surface of the carbon nanotube two-dimensional structure, 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체를 형성하는 단계는,Forming the carbon nanotube two-dimensional structure, 유기용매에 분산된 탄소나노튜브 용액을 양극산화 알루미늄 기판에 여과하여 적층시키고,The carbon nanotube solution dispersed in the organic solvent was filtered and laminated on anodized aluminum substrate, 상기 양극산화 알루미늄 기판에 여과되어 망상 구조체의 형태로 올라간 탄소나노튜브를 열처리하고,Heat-treating the carbon nanotubes filtered on the anodized aluminum substrate and raised in the form of a network structure; 상기 양극산화 알루미늄 기판을 제거하는 과정을 포함하는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.Carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method comprising the step of removing the anodized aluminum substrate. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전이금속 또는 반도체성 물질의 일차원 구조체를 형성하는 단계는, 화학기상증착법을 이용하여 나노점, 나노선, 또는 나노막대의 형태로 성장시키는 것으로 이루어지는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.Forming the one-dimensional structure of the transition metal or semiconducting material, carbon nanotube-based heterojunction structure manufacturing method comprising growing in the form of nano-dots, nanowires, or nanorods using chemical vapor deposition. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 일차원 구조체는 산화아연(ZnO), 갈륨/비소(GaAs), 갈륨/질소(GaN), 인듐/인(InP), 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체 제조방법.The one-dimensional structure is zinc oxide (ZnO), gallium / arsenic (GaAs), gallium / nitrogen (GaN), indium / phosphorus (InP), silicon (Si), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al) , Carbon nano containing at least one material selected from the group consisting of platinum (Pt), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), and palladium (Pd) Tube-based heterojunction structure manufacturing method. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며, 상기 탄소나노튜브 이차원 구조체는 탄소나노튜브 망상 구조체로 이루어진 탄소나노튜브 기반의 이종접합 구조체.The carbon nanotube two-dimensional structure manufactured by the method of any one of claims 6 to 8, wherein the carbon nanotube two-dimensional structure is made of a carbon nanotube network structure. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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