KR101105824B1 - A method for manufacturing nanostructure, nanostructure manufactured by the same, apparatus for the same, and gas, UV sensor comprising the same - Google Patents

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Abstract

나노구조물 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노구조물, 이를 위한 제조장치, 및 이를 포함하는 가스 및 UV 센서가 제공된다. Provided are a method for manufacturing a nanostructure, a nanostructure produced thereby, a manufacturing apparatus therefor, and a gas and UV sensor including the same.

본 발명에 따른 나노구조물 제조방법은 성장시키고자 하는 물질의 액상 전구체를 상기 액상의 전구체와 접촉하는 마이크로 히터로 가열하는 단계; 및 Nanostructure manufacturing method according to the present invention comprises the steps of heating a liquid precursor of the material to be grown with a micro heater in contact with the precursor of the liquid phase; And

상기 가열된 마이크로 히터로부터 상기 물질의 나노구조를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 상기 나노구조물 제조방법은 상대적으로 낮은 온도에서 진행되므로, 경제성 등이 우수하다. 또한, 종래의 기상에서 진행되는 VLS법과는 달리 본 발명은 액상의 환경에서 나노구조물 성장 반응을 진행하므로, 경제성과 더불어 안전성이 우수하고, 보다 환경 친화적이다. 더 나아가, 마이크로 히터의 가열을 통하여 나노구조물을 제조하므로, 그 구성에 따른 다양한 형태의 나노구조물 제조가 가능하며, 더 나아가, 온도 등의 조건에 따라 나노구조물 제조 패턴을 제어가능하다. 또한 나노구조물을 합성시킴과 동시에 소자 상에 원하는 위치에 집적시킬 수 있는 장점이 있으며, 이를 통해 기존의 나노구조물 합성 후 집적 및 조립 공정에서 발생하는 복잡성을 해결할 수 있다. It characterized in that it comprises the step of growing a nanostructure of the material from the heated micro-heater, the nanostructure manufacturing method according to the present invention is performed at a relatively low temperature, it is excellent in economy and the like. In addition, unlike the VLS method which proceeds in the conventional gas phase, the present invention proceeds the nanostructure growth reaction in a liquid environment, and therefore is excellent in economics and safety, and more environmentally friendly. Furthermore, since the nanostructure is manufactured by heating the micro heater, various types of nanostructures can be manufactured according to the configuration thereof, and further, the nanostructure manufacturing pattern can be controlled according to conditions such as temperature. In addition, there is an advantage that can be integrated in the desired position on the device while synthesizing the nanostructure, through which the complexity that occurs in the integration and assembly process after the conventional nanostructure synthesis.

Description

나노구조물 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노구조물, 이를 위한 제조장치, 및 이를 포함하는 가스 및 UV 센서{A method for manufacturing nanostructure, nanostructure manufactured by the same, apparatus for the same, and gas, UV sensor comprising the same}A method for manufacturing nanostructure, nanostructure manufactured by the same, apparatus for the same, and gas, UV sensor comprising the same}

본 발명은 나노구조물 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노구조물, 이를 위한 제조장치, 및 이를 포함하는 가스 및 UV 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대적으로 낮은 온도에서 진행되므로, 경제성 등이 우수하고, 종래의 기상에서 진행되는 VLS법과는 달리 본 발명은 액상의 환경에서 나노구조물 성장 반응을 진행하므로, 경제성과 더불어 안전성이 우수하며, 보다 환경 친화적인 나노구조물 제조방법, 마이크로 히터를 이용한 기능성 나노구조물 합성 및 소자에의 집적 방법, 이에 의하여 제조된 나노구조물, 이를 위한 제조장치, 및 이를 포함하는 가스 및 UV 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a nanostructure, a nanostructure produced thereby, a manufacturing apparatus for the same, and a gas and a UV sensor comprising the same, more particularly, because it proceeds at a relatively low temperature, it is excellent in economy, etc., Unlike the VLS method performed in the conventional gas phase, the present invention proceeds with the nanostructure growth reaction in a liquid environment, thereby providing excellent safety and economical, more environmentally friendly nanostructure manufacturing method, and synthesis of functional nanostructures using a micro heater. And a method for integrating into a device, a nanostructure produced thereby, a manufacturing apparatus therefor, and a gas and UV sensor comprising the same.

NEMS란 Nanoelectromechanical systems을 지칭하는 약어로서, 나노영역의 초소형 정밀 기계 분야로 MEMS 보다 더 작은 영역을 지칭한다. 이러한 NEMS의 성과 물 중 하나는 나노와이어에 기반한 센서, 액추에이터를 제조하는 것이다. NEMS is an abbreviation for Nanoelectromechanical systems. It is a field of micro-precision micromechanics in the nano-area, which is smaller than MEMS. One of the achievements of this NEMS is the fabrication of sensors and actuators based on nanowires.

종래 기술 중 NEMS에서 널리 사용되는 나노와이어 제조기술 중 하나는 VLS(Vapor-Liquid-Solid)법으로, 상기 VLS(vapor-liquid-solid) 방법은 1960년대에 Wagner 등에 의해 마이크로미터 크기의 단결정 성장을 위해 제안된 방법으로 최근 많은 연구그룹들이 무기화합물의 단결정성 나노선 구조 성장에 응용, 시도하고 있는 방법이다. One of the nanowire fabrication techniques widely used in NEMS of the prior art is the VLS (Vapor-Liquid-Solid) method, and the VLS (vapor-liquid-solid) method is a micrometer-sized single crystal growth by Wagner et al. In the 1960s. In recent years, many research groups have applied and tried to grow monocrystalline nanowire structures of inorganic compounds.

도 1은 나노선 성장을 위한 VLS 메커니즘을 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing the VLS mechanism for nanowire growth.

도 1을 참조하면, 혼합물의 고체/액체 상평형 다이아 그램에 따르면 두 금속 물질이 합금을 이루게 되면 두 물질 고유의 녹는점이 아닌 좀 더 낮은 온도에서 녹게 된다. VLS 방법에서는 고온에서 안정하고 상대적으로 녹는점이 낮은 금(Au)이나 은(Ag)과 같은 귀금속의 나노 입자를 기판에 도포시키고 상대적으로 녹는점이 높은 성장시키고자하는 물질 또는 그 전구체를 고온에서 증발시킨다. 증발된 반응 기체가 귀금속의 액체 방울에 녹아들어 감에 따라 과포화상태에 도달하게 되고 과포화된 반응 물질이 액체 상태를 거쳐 고체상태의 물질로 용출되면서 한쪽 방향으로 성장하게 되어 1차원 구조를 갖는 물질이 성장된다. 통상 상평형을 쉽게 유지하기 위하여, 성장 물질은 금속을 이용하게 되고 화합물 반도체와 같이 금속 화합물 구조를 위해서는 분위기 기체를 조절하여 산화물 또는 황화물의 형태를 조절하게 된다. 먼저 촉매역할을 하는 나노 크기를 갖는 나노 입자 방울에 기체상태의 반응물 기체가 용해되고, 반응물 기체의 농도가 커질수록 혼합물의 상평형에 의해 반응물의 핵심(nucleation)이 생성되고 이 핵심을 이용하여 단결정성 나노선 또는 나노막대가 성장된다. 이상적으로는 금속액체 나노방울에 의해 1차원 성장이 유지되고 성장된 나노선의 폭 또는 굵기는 금속 나노방울의 크기에 의해 결정된다.Referring to FIG. 1, according to the solid / liquid phase equilibrium diagram of the mixture, when two metal materials are alloyed, they are melted at a lower temperature than the intrinsic melting point of the two materials. In the VLS method, nanoparticles of noble metals such as gold (Au) or silver (Ag), which are stable at high temperatures and have a relatively low melting point, are applied to a substrate, and a material or a precursor thereof to be grown at a high melting point is evaporated at a high temperature. . As the evaporated reaction gas dissolves in the liquid droplets of the precious metal, the supersaturated state is reached and the supersaturated reactant is eluted through the liquid state and eluted into the solid state to grow in one direction. Is grown. In general, in order to easily maintain the phase equilibrium, the growth material uses a metal, and for the metal compound structure such as a compound semiconductor, the atmosphere gas is controlled to control the form of the oxide or sulfide. First, gaseous reactant gas is dissolved in nano-sized droplets that act as catalysts, and as the concentration of the reactant gas increases, the phase equilibrium of the mixture creates a nucleation of the reactant and unites the core. Qualitative nanowires or nanorods are grown. Ideally, one-dimensional growth is maintained by the metal liquid nanodrops, and the width or thickness of the grown nanowires is determined by the size of the metal nanodrops.

하지만, 종래의 VLS법은 다음과 같은 문제가 있다. However, the conventional VLS method has the following problems.

첫째, 성장시키고자 하는 물질 또는 전구체(precursor)를 증발시키기 위해서는 고온이 요구되는 점이다. 즉, 선구체 등이 가스는 합금의 공융점 이상의 온도에서 액상의 촉매에 용해되어야 하므로, 상당히 높은 온도가 요구되는 문제가 있다. First, a high temperature is required to evaporate the material or precursor to be grown. In other words, since the precursor gas and the like must be dissolved in the liquid catalyst at a temperature above the eutectic melting point of the alloy, a considerably high temperature is required.

둘째, 상당히 높은 온도 뿐만 아니라, 필수적으로 유해하거나, 가연성의 가스가 사용되어야 하므로, 작업환경이 대단히 유해, 위험하다는 문제가 있다. Secondly, not only a very high temperature, but also necessarily harmful or flammable gas must be used, there is a problem that the working environment is very harmful, dangerous.

예를 들면, 실리콘 나노와이어(SiNW)의 경우는 폭발의 위험이 있는 SiH4이, 게르마늄 나노와이어(GeNW)의 경우, 독성과 폭발의 위험이 있는 GeH4이, 카본나노튜브의 경우 폭발의 위험이 있는 메탄이 사용되어야 한다. 이 경우, 공정 환경의 조절, 제어가 매우 까다롭고, 경우에 따라서는 작업자가 위험 환경에 노출되는 문제가 있다. For example, silicon nanowires (SiNW) are explosive, SiH4 is explosive, germanium nanowires (GeNW) are toxic and explosive, GeH4 is explosive, and carbon nanotubes are explosive. Methane should be used. In this case, it is very difficult to control and control the process environment, and in some cases, a worker is exposed to a dangerous environment.

셋째, 나노구조물을 합성시킨 후, 이를 집적, 조립하여야 하므로, 전체 공정이 복잡하며, 또한 경제성이 떨어진다는 문제가 있다. Third, after synthesizing the nanostructures, it is necessary to accumulate and assemble the nanostructures, which leads to a problem that the overall process is complicated and economical is inferior.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 새로운 바텀-업 방식의 나노구조물 제조방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a new bottom-up method of manufacturing nanostructures.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 새로운 바텀-업 방식으로 제조된 나노구조물을 제공하는 데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a nanostructure manufactured by a new bottom-up method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 새로운 바텀-업 방식으로 나노구조물을 제조할 수 있는 제조장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus capable of manufacturing nanostructures in a new bottom-up method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 제조된 나노구조물의 응용예를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an application example of the prepared nanostructures.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 성장시키고자 하는 물질의 액상 전구체를 상기 액상의 전구체와 접촉하는 마이크로 히터로 가열하는 단계; 및 상기 가열된 마이크로 히터로부터 상기 물질의 나노구조를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법을 제공한다. 상기 마이크로 히터에는 상기 나노구조를 성장시키기 위한 종자입자가 구비될 수 있으며, 상기 제조방법은 상기 액상 전구체를 수용하는 용기 내에서 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 용기는 고분자 물질로 이루어진 웰 구조이며, 상기 나노구조 성장 후 제거될 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of heating a liquid precursor of the material to be grown with a micro heater in contact with the precursor of the liquid phase; And growing a nanostructure of the material from the heated micro heater. The micro heater may be provided with seed particles for growing the nanostructure, and the manufacturing method may be performed in a container containing the liquid precursor. In one embodiment of the present invention, the container is a well structure made of a polymer material, and may be removed after the nanostructure is grown.

본 발명의 일 실시예에서 상기 마이크로 히터는 상기 용기 내에 구비되며, 상기 마이크로 히터는 상호 이격된 전극에 각각 구비되며, 상기 전극에 인가되는 전압에 의하여 상기 마이크로 히터가 가열될 수 있다. 또한, 상기 나노구조물이 성장함에 따라 상기 이격된 전극은 상기 나노구조물에 의하여 연결될 수 있으며, 상기 나노구조는 상기 마이크로 히터로부터 비등방 방향으로 성장할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the micro heater is provided in the container, and the micro heaters are provided at electrodes spaced apart from each other, and the micro heaters may be heated by a voltage applied to the electrodes. In addition, as the nanostructures grow, the spaced electrodes may be connected by the nanostructures, and the nanostructures may grow in an anisotropic direction from the micro heater.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 전구체에는 비극성 킬레이트 화합물이 첨가되며, 상기 비극성 킬레이트 화합물은 상기 나노구조물의 측면에 결합하며, 상기 나노구조물의 측면 성장을 저해시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 나노구조물은 ZnO이고, 이때 상기 비극성 킬레이트 화합물은 폴리에틸렌이미드이다. 또한, 상기 마이크로히터의 가열온도는 전구체 용액의 끓는 점 이하이며, 상기 나노구조물은 MoO3, Bi2S3, SnO2, V2O5, MnO2, PbS, CoFe2O4, WO3로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. In another embodiment of the present invention, a non-polar chelate compound is added to the precursor, and the non-polar chelate compound binds to the side of the nanostructure and inhibits side growth of the nanostructure. In one embodiment of the invention the nanostructure is ZnO, wherein the nonpolar chelate compound is polyethyleneimide. In addition, the heating temperature of the micro heater is below the boiling point of the precursor solution, the nanostructure is made of MoO 3 , Bi 2 S 3 , SnO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , PbS, CoFe 2 O 4 , WO 3 It may include any one material selected from the group.

상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기 방법에 의하여 제조된 나노구조물을 제공한다.In order to solve the second problem, the present invention provides a nanostructure produced by the method.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 성장시키고자 하는 나노구조물의 액상 전구체를 수용하는 용기; 상기 용기 내에 구비되며, 상기 액상의 전구체를 국소적으로 가열하는 마이크로 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조장치를 제공하며, 상기 마이크로 히터에는 상기 액상 전구체와 반응하기 위한 종자입자를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 나노구조물은 ZnO이고, 여기에서 상기 액상의 전구체는 Zn(NO3)2 6H2O를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 마이크로 히터는 상호 이격된 전극에 각각 구비될 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention is a container containing a liquid precursor of the nanostructure to be grown; It is provided in the container, provides a nanostructure manufacturing apparatus comprising a micro heater for locally heating the precursor of the liquid, the micro heater further comprises seed particles for reacting with the liquid precursor. Can be. In one embodiment of the present invention, the nanostructure is ZnO, wherein the precursor of the liquid phase includes Zn (NO 3 ) 2 6H 2 O. In one embodiment of the present invention, the micro heaters may be provided on electrodes spaced apart from each other.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기 나노구조물을 포함하는 가스 또는 UV 센서를 제공한다. The present invention provides a gas or UV sensor comprising the nanostructures, in order to solve the above problems.

본 발명에 따른 상기 나노구조물 제조방법은 상대적으로 낮은 온도에서 진행되므로, 경제성 등이 우수하다. 또한, 종래의 기상에서 진행되는 VLS법과는 달리 본 발명은 액상의 환경에서 나노구조물 성장 반응을 진행하므로, 경제성과 더불어 안전성이 우수하고, 보다 환경 친화적이다. 더 나아가, 마이크로 히터의 가열을 통하여 나노구조물을 제조하므로, 그 구성에 따른 다양한 형태의 나노구조물 제조가 가능하며, 합성과 동시에 기능성 소자로의 집적이 가능하며, 더 나아가, 온도 등의 조건에 따라 나노구조물 제조 패턴을 제어가능하다. Since the nanostructure manufacturing method according to the present invention proceeds at a relatively low temperature, it is excellent in economy and the like. In addition, unlike the VLS method which proceeds in the conventional gas phase, the present invention proceeds the nanostructure growth reaction in a liquid environment, and therefore is excellent in economics and safety, and more environmentally friendly. Furthermore, since the nanostructure is manufactured by heating the micro heater, it is possible to manufacture various types of nanostructures according to the configuration thereof, and to be integrated into a functional device at the same time as synthesis, and further, depending on the conditions such as temperature. The nanostructure fabrication pattern is controllable.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

또한, 본 발명에서 사용되는 나노구조물은 나노튜브, 나노와이어, 나노 결정 등을 포함하며, 크기가 나노 단위인 임의의 모든 구조물를 의미하며, 마이크로 히터는 열적 에너지를 가하여 나노 구조물을 액상 환경에서 성장, 제조할 수 있는 임의의 히터를 의미하며, 그 치수나 형식은 자유로이 선택가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In addition, the nanostructures used in the present invention, including nanotubes, nanowires, nanocrystals, etc., means any structure having a nano unit size, the micro heater is applied to the thermal energy to grow the nanostructures in a liquid environment, It means any heater that can be manufactured, the dimensions or the form of which is freely selectable, which is also within the scope of the present invention.

나노구조물 제조방법Nano structure manufacturing method

도 2는 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram for explaining a nanostructure manufacturing method according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법은 전구체 등을 증발시켜 기상에서 진행하는 VLS와 달리 전구체 용액(Precursor Solution) 환경에서 나노구조물을 바텀-업 방식으로 직접 성장시킨다. 따라서 본 발명은 전구체 용액(Precursor Solution)을 마이크로 히터에 의하여 국소적이고, 선택적인 방식으로 가열하여, 나노구조물을 성장시키는 경우, 마이크로 히터를 중심으로 나노구조물이 제어되는 방식으로 성장하는 점에 착안한 것이다. 이 경우, 나노구조물의 최초 생성, 성장, 집적 등을 하나의 공정 단계에서 진행할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the method of manufacturing a nanostructure according to the present invention, unlike a VLS proceeding in a vapor phase by evaporating a precursor, the nanostructure is directly grown in a precursor solution environment in a bottom-up manner. Therefore, the present invention focuses on the growth of the nanostructures in a controlled manner around the micro heaters when the nanostructures are grown by heating a precursor solution in a local and selective manner by a micro heater. will be. In this case, the initial generation, growth, integration, etc. of the nanostructures can be performed in one process step.

도 3은 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법의 단계도이다.Figure 3 is a step of the nanostructure manufacturing method according to the invention.

도 3을 참조하면, 먼저 성장시키고자 하는 물질의 액상 전구체를 상기 액상 전구체와 접촉하는 마이크로 히터로 가열하게 된다. 여기에서 마이크로 히터란, 나노입자로부터 나노결정 등과 같은 나노구조물을 성장시키도록 상기 액상 전구체를 미세한 스케일로 가열할 수 있는 수단을 지칭하는 것으로, 그 크기나 형태는 아래 에서 설명하는 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 여기에서 전구체 용액의 선택은 나노구조물로 성장시키고자 하는 물질에 따라 자유로이 선택이 가능하다. 예를 들면, ZnO 나노와이어의 경우 Zn(NO3)2 · 6H2O, SnO2 나노와이어의 경우 SnCl4.5H2O, V2O5 나노와이어의 경우 VOSO4.xH2O, MnO2 나노와이어의 경우 KMnO4/MnSO4가 전구체 용액으로 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3, first, a liquid precursor of a material to be grown is heated by a micro heater in contact with the liquid precursor. Herein, the micro heater refers to a means capable of heating the liquid precursor to a fine scale to grow nanostructures such as nanocrystals from nanoparticles, and the size and shape thereof are limited by the embodiments described below. It doesn't work. Here, the selection of the precursor solution can be freely selected depending on the material to be grown into the nanostructure. For example, in the case of a ZnO nanowire Zn (NO 3) 2 · 6H 2 O, SnO 2, if the nanowire case of SnCl 4 .5H 2 O, V 2 O 5 nanowires VOSO 4 .xH 2 O, MnO 2 In the case of nanowires, KMnO 4 / MnSO 4 may be used as the precursor solution.

본 발명의 일 실시예에서 상기 마이크로 히터는 대향하는 두 개의 전극에 구비되며, 상기 마이크로 히터에서 성장한 나노구조물은 시간 경과에 따라 서로 이격되어 대향하는 전극들을 물리적으로 연결시키게 되며, 이 경우 두 전극 사이에 형성된 나노구조물은 다양한 센서로 응용가능하다. In one embodiment of the present invention, the micro heater is provided on two opposite electrodes, and the nanostructures grown in the micro heater are spaced apart from each other over time to physically connect the opposite electrodes, in which case between the two electrodes The nanostructures formed in the can be applied to various sensors.

본 발명의 일 실시예에서 상기 마이크로 히터에는 초기 나노구조물이 성장할 수 있는 종자입자(Seed Particle)가 구비되는데, 상기 종자입자는 초기 흡열반응에 의하여 나노구조물이 성장할 수 있는 성장 위치를 제공해준다. 예를 들면, ZnO를 성장시킨 본 발명의 일 실시예에서 상기 종자입자는 ZnO이었다. 이와 같은 방식으로, 성장을 원하는 나노 구조물과 동일한 종류의 나노 입자를 종자 입자로 사용할 수 있으며, 상기 종자 입자 위치 및 상기 종자 입자에 인가되는 열적 에너지는 나노 구조물 성장, 특히 선택적 성장 및 집적을 촉진시킨다.In one embodiment of the present invention, the micro heater is provided with seed particles (Seed Particle) that can grow the initial nanostructures, the seed particles provide a growth position for the nanostructures to grow by the initial endothermic reaction. For example, in one embodiment of the present invention in which ZnO was grown, the seed particles were ZnO. In this way, nanoparticles of the same kind as the nanostructures to be grown can be used as seed particles, and the seed particle position and thermal energy applied to the seed particles promote nanostructure growth, in particular selective growth and integration. .

상기 마이크로 히터에 의하여 국소적으로 가열된 전구체는 흡열반응이 진행 되며, 상기 반응의 결과 상기 마이크로 히터에 의하여 가열된 부위에만 나노구조물이 성장한다. 즉, 본 발명은 상기 전구체로부터 나노구조물이 성장하는 반응은 흡 열반응인 점과, 액상의 조건에서도 상기 전구체를 국소적으로 가열할 수 있는 점을 결합시킨 구성을 제공하며, 상기 구성으로부터 얻어지는 나노구조물은 이하 실험예에서 상세히 설명한다.The precursor heated locally by the micro heater undergoes an endothermic reaction, and as a result of the reaction, the nanostructure grows only at the site heated by the micro heater. That is, the present invention provides a configuration in which a reaction in which a nanostructure is grown from the precursor is an endothermic reaction, and a point in which the precursor can be locally heated even in a liquid state, and the nanostructure obtained from the configuration is provided. The structure will be described in detail in the following experimental example.

실시예Example 1 One

대상물질Target substance

본 발명의 일 실시예에서 상기 나노구조물은 ZnO이었다. 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 열수화학반응법에 의하여 나노구조를 성장시키는 임의의 모든 물질에 본 발명이 적용가능하며, 본 발명은 실시예의 ZnO에 의하여 그 범위가 한정되지 않는다. 예를 들면, 디스플레이, 센서, 배터리 전극, 촉매 등으로 사용하는 MoO3, 광다이오드, 광전지 소자, 열전기적 냉각 소자로 사용되는 Bi2S3, 가스센서, 광전지 소자, 광전 소자에 사용되는 SnO2, 촉매, 전기화학적 소자에 사용되는 V2O5, 전기화학 소자의 전극으로 사용되는 MnO2, 이온센서, IR 검출 센서, 태양광 흡수물질로 사용되는 PbS, 트랜스포머 코어, 안테나 로드, 자기메모리 등에 사용하는 CoFe2O4, 가스 센서, 촉매, 광데이터 저장소자로 사용되는 WO3 등에도 본 발명이 적용될 수 있다. 이 외에도, 흡열반응에 의하여 나노구조물이 성장할 수 있으며, 그 전구체가 액상일 수 있는 임의의 모든 나노구조물이 본 발명의 범위에 속한다. In one embodiment of the invention the nanostructure was ZnO. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is applicable to any material for growing nanostructures by thermohydrochemical reaction, and the present invention is not limited in scope by the ZnO of the examples. For example, MoO 3 used for displays, sensors, battery electrodes, catalysts, etc., Bi 2 S 3 used for photodiodes, photovoltaic devices, thermoelectric cooling devices, SnO 2 used for gas sensors, photovoltaic devices, and photoelectric devices. , V 2 O 5 used in catalysts, electrochemical devices, MnO 2 used as electrodes for electrochemical devices, ion sensors, IR detection sensors, PbS used as solar absorbers, transformer cores, antenna rods, magnetic memories, etc. The present invention can also be applied to CoFe 2 O 4 , a gas sensor, a catalyst, and WO 3 used as an optical data reservoir. In addition, nanostructures can be grown by endothermic reaction, and any nanostructures in which the precursor can be liquid are within the scope of the present invention.

제조장치Manufacturing equipment

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조물 제조장치의 모식도이고, 도 4b는 실제 나노구조물 제조장치의 사진이다. Figure 4a is a schematic diagram of a nanostructure manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4b is a photograph of the actual nanostructure manufacturing apparatus.

도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 나노구조물 제조장치는 나노구조물의 전구체 용액(410)을 수용하는 용기(400)가 개시된다. 특히 기상의 가스가 내부에 유입되는 종래 기술의 가스 챔버와 달리 본 발명은 액상의 전구체만을 수용하며, 상기 가스 챔버에 비하여 상대적으로 작은 용기(400)를 사용하므로 제조 장치에 있어서도 그 경제성이 상당하다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 용기(400)는 PDMS와 같은 고분자 블록 내에 형성된 웰 구조이나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 액상의 전구체 용액이 체적될 수 있는 어떠한 구조이어도 무방하다. Referring to FIG. 4A, a nanostructure manufacturing apparatus according to the present invention discloses a container 400 containing a precursor solution 410 of a nanostructure. In particular, unlike the gas chamber of the prior art in which gaseous gas is introduced into the interior, the present invention accommodates only liquid precursors and uses a relatively small container 400 compared to the gas chamber, and therefore, economical efficiency is significant even in a manufacturing apparatus. . In one embodiment of the present invention, the container 400 is a well structure formed in a polymer block such as PDMS, but the present invention is not limited thereto and may be any structure in which a liquid precursor solution may be volumetric.

상기 용기(400)내에는 마이크로 히터(420)가 구비되는데, 상기 마이크로 히터(420)는 상기 용기(400) 내의 전구체 용액(410)과 접촉하여, 상기 전구체 용액(410)을 국소적으로 가열하여, 반응시키게 된다. ZnO를 사용한 본 발명의 일 실시예에서 상기 전구체 용액(410)은 Zn(NO3)2 · 6H2O이며, 성장하는 나노구조물은 ZnO 나노와이어였다. 이때 상기 마이크로 히터(420)는 상기 전구체 용액을 100℃ 이하의 온도로 가열하였는데, 이는 물을 포함하는 수용액-기반 전구체 용액이 100℃를 초과하는 경우, 끓기 때문에, 기포 등이 발생할 수 있기 때문이다. 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 선택된 용매의 성질에 따라 마이크로 히터의 가열 온도는 자유로이 선택 가능하며, 가능한 선택된 용매의 끓는 점 이하로 가열하는 것 이 바람직하다. 그 이유는 상술한 바와 같이 용액 자체가 끓게 되는 경우, 선택적 나노 구조물 성장이 어렵게 때문이다. A micro heater 420 is provided in the vessel 400, and the micro heater 420 is in contact with the precursor solution 410 in the vessel 400, thereby locally heating the precursor solution 410. , It will react. In an embodiment of the present invention using ZnO, the precursor solution 410 is Zn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, and the growing nanostructure was ZnO nanowires. In this case, the micro heater 420 heated the precursor solution to a temperature of 100 ° C. or less, because when the aqueous solution-based precursor solution including water exceeds 100 ° C., the microbubble may boil and bubbles may occur. . However, the present invention is not limited thereto, and the heating temperature of the micro heater is freely selectable according to the properties of the selected solvent, and heating to below the boiling point of the selected solvent is possible. The reason for this is that when the solution itself is boiled as described above, selective nanostructure growth becomes difficult.

실시예Example 2 2

나노구조물의 제조Preparation of Nanostructures

먼저, SOI(Silicon-on-insulator) 기판에 노광 및 식각 공정을 통해서 마이크로 히터를 제작하였는데, 이때 마이크로 히터의 크기는 선폭 3-4 마이크론, 길이는 30-40 마이크론이었다. 하지만, 본 발명은 상기 실시예에 따른 마이크로 히터의 치수에 제한되지 않으며, 원하는 크기의 나노 구조물에 따라 자유로이 설계 가능하며, 이는 본 발명의 범위에 속한다. 이후, 상기 실리콘 마이크로 히터에 Al 도선을 연결 시켜 전기적 접촉을 가능하게 하고, 다시 마이크로 히터가 제작된 기판 상에 10 nm 지름을 가지며, 에탄올에 30-50nM 농도로 용해된 ZnO 나노입자 용액을 골고루 도포, 건조한 후 에탄올 용액으로 세척을 실시하여 ZnO 나노입자 종자가 골고루 깔리게 하였다. First, a micro heater was fabricated through an exposure and etching process on a silicon-on-insulator (SOI) substrate, wherein the size of the micro heater was 3-4 microns in line width and 30-40 microns in length. However, the present invention is not limited to the dimensions of the micro heater according to the embodiment, and can be freely designed according to the nanostructure of the desired size, which is within the scope of the present invention. Afterwards, the Al microwire is connected to the silicon micro heater to enable electrical contact, and the ZnO nanoparticle solution dissolved in 30-50 nM concentration in ethanol has a diameter of 10 nm on the substrate on which the micro heater is manufactured. After drying, washing with ethanol solution was made to evenly spread the ZnO nanoparticle seeds.

상기 입자 도포 후 180-250°C 의 온도로 핫 플레이트 상에서 상기 기판을 가열해 나노입자가 기판상에 잘 부착되도록 하고, PDMS 등의 작은 크기의 고분자 블록에 가운데 구멍을 뚫어 액체가 담길수 있는 웰(well)을 만들고 마이크로 히터부분이 상기 웰(well) 안에 위치하도록 고분자 블록을 기판상에 부착한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 나노구조물이 성장하는 용기는 고분자 물질로 이루어진 웰 구조이며, 상기 용기는 나노구조물 제조 후 제거된다.After the particle is applied, the substrate is heated on a hot plate at a temperature of 180-250 ° C. so that the nanoparticles adhere well to the substrate. A polymer block is attached onto the substrate to make a well and to place the micro heater portion in the well. That is, in one embodiment of the present invention, the container in which the nanostructure is grown is a well structure made of a polymer material, and the container is removed after the nanostructure is manufactured.

이후, 전구체 용액, 즉, ZnO 나노와이어의 경우 Zn(NO3)6H2O , HMTA, PEI 등이 함유된 전구체 용액을 주사기를 이용해 1-2방울 고분자 블록 웰에 떨어뜨리고 상기 웰을 유리로 덮음으로써, 현미경으로 관찰이 가능함과 동시에 나노구조물 제작 중 전구체 용액이 증발하지 않도록 하였다. Subsequently, a precursor solution, that is, a precursor solution containing Zn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, HMTA, PEI, etc. in the case of ZnO nanowires, is dropped in a 1-2 drop polymer block well by using a syringe and the well is free. By covering with, it was possible to observe under a microscope and at the same time prevent the precursor solution from evaporating during nanostructure fabrication.

이후, 상기 히터의 양단 전극에 2 내지 3 V 의 전기를 인가해 마이크로 히터가 전구체 용액 내에서 90-95℃, 즉 전구체 용액의 끓는 점 이하의 온도가 되도록 조절하면 천천히 ZnO 나노구조물을 생성시켰다. 이때, 성장시키고자 하는 길이만큼 자랄 때까지 시간을 조절하며 계속 전압을 인가하면 나노구조물의 길이 및 밀도가 증가하는데, 이는 이하 상세히 설명한다. 나노 구조물 제작 후 고분자 블록, 즉 고분자 웰(용기)을 기판으로부터 제거하고 에탄올 등의 용매로 세척하고 질소기체로 건조시켰다. Subsequently, 2 to 3 V of electricity was applied to the electrodes at both ends of the heater, so that the micro heater was adjusted to a temperature of 90-95 ° C., that is, below the boiling point of the precursor solution, to slowly generate ZnO nanostructures. At this time, the length and density of the nanostructure is increased by continuously applying voltage while controlling the time until it grows to the length to be grown, which will be described in detail below. After fabricating the nanostructures, the polymer block, that is, the polymer well (container), was removed from the substrate, washed with a solvent such as ethanol, and dried with nitrogen gas.

나노구조물의 분석Analysis of Nanostructures

도 5a 내지 5d는 본 발명에 따라 액상에서 국소가열방식으로 성장한 나노와이어의 SEM 사진이다. 5a to 5d are SEM images of nanowires grown in a liquid phase by local heating.

도 5a 내지 5d를 참조하면, 본 발명에 따른 나노와이어 복수 개가 전극 사이에 비등방 방향으로 성장한 것을 알 수 있다. 특히 본 발명은 나노구조물의 Z-축, 즉 높이 방향으로의 성장을 유도하기 위하여, 비극성 킬레이트 화합물을 사용하였는데, 본 발명의 일 실시예에서는 폴리에틸이미드였다. 상기 비극성 킬레이트 화합 물은 성장하는 나노구조물의 측면에 작용하여 상기 측면의 극성을 중화시킴으로써, 상기 나노구조물의 측면 활성도를 저하시키는, 이른바 저해제로 기능한다. 5A to 5D, it can be seen that a plurality of nanowires according to the present invention are grown in an anisotropic direction between the electrodes. In particular, the present invention used a non-polar chelate compound in order to induce growth of the nanostructures in the Z-axis, that is, the height direction, in one embodiment of the present invention was polyethylimide. The nonpolar chelate compound acts as a so-called inhibitor, acting on the side of the growing nanostructure to neutralize the polarity of the side, thereby lowering the side activity of the nanostructure.

도 6은 폴리에틸이미드와 같은 비극성 킬레이트 화합물에 의한 나노구조물의 높이 방향으로의 성장을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining growth in a height direction of a nanostructure by a nonpolar chelate compound such as polyethylimide.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 나노구조물을 수직, 즉, 높이 방향으로 성장하며, 이것은 극성을 유지하는 나노와이어 단면이 Zn이온의 흡착 영역으로 작용하기 때문이다. Referring to FIG. 6, the nanostructures according to the present invention grow vertically, that is, in a height direction, because the cross section of the nanowires maintaining polarity acts as an adsorption region of Zn ions.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조물의 정면도, 도 7b는 상기 나노구조물의 확대 사진이다.7A is a front view of a nanostructure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged photograph of the nanostructure.

도 7a 및 7b를 참조하면, 서로 이격된 상이한 전극에서 성장한 나노구조물은 비록 시작 지점이 상호 이격되었다고 하다라도, 성장 도중 중간에서 만나게 되며, 만나는 상기 중간 지점에서 나노와이어들은 물리적으로 결합, 연결되는 것을 알 수 있다. 이러한 접합을 통하여 물리적, 전기적으로 분리된 전극들은 상호 연결, 연통될 수 있다. 특히, 상기 구성은 나노구조물의 저항 변화(이러한 저항변화는 가스흡착, UV 검출 등에 의하여 발생할 수 있음)에 따른 전류 변화를 검출하는 각종 센서 소자의 기본 구조를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법은 나노구조물 제조, 성장 및 집적을 동시에 가능하게 한다. 이는 별도의 단계로 나노구조물을 제조한 후, 다시 성장, 집적시키는 종래 기술과 구별되는 본 발명의 장점 중 하나이다. 따라서 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법은 나노구조물의 단순한 제조, 성장뿐만 아니라 이를 집적시키는 방법까지 포함하는 것으로 이해되어야 한 다. Referring to FIGS. 7A and 7B, nanostructures grown on different electrodes spaced from each other are met in the middle during growth, even if their starting points are spaced apart from each other, and the nanowires are physically bonded and connected at the intermediate points where they meet. Able to know. Through this junction, the physically and electrically separated electrodes can be interconnected and communicated. In particular, the configuration may provide a basic structure of various sensor elements for detecting a current change according to the resistance change of the nanostructures (such a resistance change may occur by gas adsorption, UV detection, etc.). In other words, the method for manufacturing nanostructures according to the present invention enables nanostructure production, growth and integration at the same time. This is one of the advantages of the present invention, which is distinguished from the prior art of manufacturing nanostructures in a separate step and then growing and integrating them again. Therefore, the nanostructure manufacturing method according to the present invention should be understood to include a method of integrating the nanostructures as well as the simple production, growth.

나노구조물 패턴변화Nano structure pattern change

도 8a 내지 8d는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 제조된 나노구조물, 즉, 나노와이어의 다양한 패턴을 나타내는 SEM 사진이다.8A to 8D are SEM photographs showing various patterns of nanostructures, that is, nanowires, manufactured according to another embodiment of the present invention.

도 8a 내지 8d를 참조하면, 본 발명에 따른 나조구조물 제조방법은 가열온도, 시간, 종자물질 등의 종류에 따라 다양한 형태의 나노구조물을 제조할 수 있으며, 어떤 경우라고 하더라도, 나노구조물은 마이크로 히터에 의하여 국소적인 열이 가해지는 동일 위치에 생성되는 것을 알 수 있다. 8A to 8D, the method of manufacturing a bare structure according to the present invention may produce various types of nanostructures according to types of heating temperature, time, seed material, and the like, and in any case, the nanostructure may be a micro heater. It can be seen that it is generated at the same position where the local heat is applied by.

특히 8a 내지 8d를 참조하면, ZnO 나노입자를 종자입자로 깔지 않고 ZnO 나노와이어를 성장 시키는 경우, 성장된 나노구조물의 직경이 증가하나(도 8c), 반대로 높은 농도의 ZnO 나노입자(즉, 종자입자)를 종자입자로 사용하는 경우 조밀하게 나노입자가 깔리게 되어 상대적으로 작은 직경의 나노구조물이 얻어진다.(도 8a 참조) 반면 농도가 낮은 경우 나노입자의 밀도가 낮아져, 결과적으로 나노와이어도 조밀하지 않게, 즉, 성기게 자랄 수 있다. 또한 성장시간을 아주 길게 할 경우에도 나노 와이어의 직경이 점차 증가하는 것을 알 수 있으며, 이는 도 9에서 보다 상세히 설명된다. In particular, referring to 8a to 8d, when ZnO nanowires are grown without laying ZnO nanoparticles as seed particles, the diameter of the grown nanostructure is increased (FIG. 8C), but on the contrary, high concentrations of ZnO nanoparticles (ie, seeds) are shown. When the seed particles are used as seed particles, the nanoparticles are densely deposited to obtain a nanostructure having a relatively small diameter (see FIG. 8A). On the other hand, when the concentration is low, the density of the nanoparticles is lowered, resulting in nanowires. It may not grow compactly, ie grow coarse. In addition, even when the growth time is very long, it can be seen that the diameter of the nanowire gradually increases, which will be described in more detail with reference to FIG. 9.

나노구조물의 성장Growth of Nanostructures

도 9는 시간 경과에 따른 나노구조물의 성장을 나타내는 SEM 사진이다.9 is a SEM photograph showing the growth of nanostructures over time.

도 9를 참조하면, 시간 경과에 따라 나노구조물이 이격된 전극으로부터 지속적으로 성장하며, 11분이 경과하는 때에는 두 개의 나노와이어 구조물이 물리적으로 연결되는 것을 알 수 있다. 이러한 나노구조물의 물리적 연결은 특히 다음에 설명하는 센서 소자에 있어 매우 중요한 역할을 수행한다. 이와 같이 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법은 시간 경과에 따라 나노구조물의 집적을 가능하게 하는 장점이 있다. 이는 액상의 환경에서 진행되는 본 발명의 특징에 기인한 것으로 판단된다.Referring to FIG. 9, it can be seen that over time, nanostructures grow continuously from spaced apart electrodes, and two nanowire structures are physically connected after 11 minutes. The physical connection of these nanostructures plays a very important role, in particular for the sensor devices described below. As described above, the method for manufacturing nanostructures according to the present invention has an advantage of enabling the integration of nanostructures over time. This is believed to be due to the features of the present invention that proceed in a liquid environment.

실험예Experimental Example

UVUV 센서 sensor

본 실험예에서는 도 9에서 나타난 최종 나노구조물인 ZnO 나노와이어에 대한 UV 센싱 효과를 실험하였다. 본 실험예에서는 두 전극 중 일 전극에 전압을 인가한 후, 타 전극에서 전류를 측정하는 방식으로 진행되었는데, 이때 UV광을 조사하는 경우와 조사하지 않는 경우의 전류를 측정하였다. 즉, 본 실험예는 본 발명의 일 실시예에서 성장한 ZnO 나노와이어가 가지는 UV 효과-UV광(365nm)이 조사되는 경우 전기전도가 발생하지만, UV 광이 조사되지 않는 경우 전기전도가 발생하지 않는 효과-를 이용하여, 본 발명에 따라 제조된 나노구조물이 센서로서 기능할 수 있는지를 실험한 것이다. In this experimental example, the effect of UV sensing on the ZnO nanowires, the final nanostructures shown in FIG. In the present experimental example, a voltage was applied to one of the two electrodes, and then a current was measured at the other electrode. At this time, the current was measured when irradiated with UV light and when not irradiated. In other words, the present experimental example has electrical conductivity when the UV effect-UV light (365 nm) of the ZnO nanowires grown in one embodiment of the present invention is irradiated, but does not occur when the UV light is not irradiated. Using the effect-, it was tested whether the nanostructures made according to the invention could function as sensors.

도 10은 본 실험예에서 얻어진 실험결과를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the experimental results obtained in the present experimental example.

도 10을 참조하면, UV광이 조사되는 경우(UV on) 전류가 흐르지만, UV광이 조사되지 않는 경우 (UV off) 전류가 거의 흐르지 않는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 10, it can be seen that a current flows when UV light is irradiated (UV on), but hardly flows when UV light is not irradiated (UV off).

상기 결과는 이격된 전극으로부터 제조된 상기 나노와이어가 두 전극을 전기적으로 연결하는 센서로서 완벽히 기능하는 점을 시사하며, 더 나아가, 선택적으로 나노구조물을 성장시키는 본 발명은 UV 센서뿐만 아니라, 가스 센서 등에도 효과적으로 사용될 수 있는 점을 나타낸다.The results suggest that the nanowires fabricated from the spaced electrodes perfectly function as sensors that electrically connect the two electrodes, and furthermore, the invention, which selectively grows nanostructures, is not only a UV sensor but also a gas sensor. It also shows a point that can be effectively used.

도 1은 나노선 성장을 위한 VLS 메커니즘을 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing the VLS mechanism for nanowire growth.

도 2는 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법을 설명하기 위한 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram for explaining a nanostructure manufacturing method according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 나노구조물 제조방법의 단계도이다.Figure 3 is a step of the nanostructure manufacturing method according to the invention.

도 4a 및 4b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조물 제조장치의 모식도 및 사진이다.4A and 4B are schematic diagrams and photographs of a nanostructure manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 5a 내지 5d는 본 발명에 따라 액상에서 국소가열방식으로 성장한 나노와이어의 SEM 사진이다. 5a to 5d are SEM images of nanowires grown in a liquid phase by local heating.

도 6은 폴리에틸이미드와 같은 비극성 킬레이트 화합물에 의한 나노구조물의 높이 방향으로의 성장을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining growth in a height direction of a nanostructure by a nonpolar chelate compound such as polyethylimide.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조물의 정면도, 도 7b는 상기 나노구조물의 확대 사진이다.7A is a front view of a nanostructure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged photograph of the nanostructure.

도 8a 내지 8d는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 제조된 나노구조물, 즉, 나노와이어의 다양한 패턴을 나타내는 SEM 사진이다. 8A to 8D are SEM photographs showing various patterns of nanostructures, that is, nanowires, manufactured according to another embodiment of the present invention.

도 9는 시간 경과에 따른 나노구조물의 성장을 나타내는 SEM 사진이다.9 is a SEM photograph showing the growth of nanostructures over time.

도 10은 본 실험예에서 얻어진 실험결과를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the experimental results obtained in the present experimental example.

Claims (19)

전극을 포함하는 마이크로 히터와 성장시키고자 하는 물질의 액상 전구체를 접촉시킨 후, 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 마이크로 히터를 가열시키는 단계; 및 Contacting a micro heater including an electrode with a liquid precursor of a material to be grown, and then heating the micro heater by applying a voltage to the electrode; And 상기 가열된 마이크로 히터로부터 상기 물질의 나노구조를 성장시키는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 마이크로 히터의 전극에는 상기 나노구조를 성장시키기 위한 종자입자가 구비되며, 상기 마이크로 히터의 가열에 의하여 상기 전극으로부터 나노구조가 직접 성장하는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.Growing a nanostructure of the material from the heated micro heater, wherein the electrode of the micro heater is provided with seed particles for growing the nanostructure, and from the electrode by heating of the micro heater Nanostructures manufacturing method characterized in that the nanostructures are grown directly. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제조방법은 상기 액상 전구체를 수용하는 용기 내에서 진행되는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The manufacturing method is a nanostructure manufacturing method characterized in that proceeds in a container containing the liquid precursor. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 마이크로 히터는 상기 용기 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The micro heater is a nanostructure manufacturing method characterized in that provided in the container. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 용기는 고분자 물질로 이루어진 웰 구조이며, 상기 나노구조 성장 후 제거되는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The container is a well structure made of a polymer material, characterized in that the nanostructures manufacturing method characterized in that removed after the growth of the nanostructures. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로 히터는 상호 이격된 전극을 포함하며, 상기 전극에 인가되는 전압에 의하여 상기 마이크로 히터가 가열되는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The micro heater comprises electrodes spaced apart from each other, the nanostructures manufacturing method characterized in that the micro heater is heated by a voltage applied to the electrode. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 나노구조물이 성장함에 따라 상기 이격된 전극은 상기 나노구조물에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.As the nanostructures grow, the spaced apart electrode is connected by the nanostructures method of manufacturing a nanostructures. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 나노구조는 상기 마이크로 히터로부터 비등방 방향으로 성장하는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The nanostructures are nanostructures manufacturing method characterized in that the growth in the anisotropic direction from the micro heater. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전구체에는 비극성 킬레이트 화합물이 첨가되며, 상기 비극성 킬레이트 화합물은 상기 나노구조물의 측면에 결합하며, 상기 나노구조물의 측면 성장을 저해시키는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The non-polar chelate compound is added to the precursor, the non-polar chelate compound is bonded to the side of the nanostructures, nanostructure manufacturing method characterized in that to inhibit the growth of the side of the nanostructures. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 나노구조물은 ZnO이고, 이때 상기 비극성 킬레이트 화합물은 폴리에틸렌이미드인 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The nanostructure is ZnO, wherein the non-polar chelate compound is a nanostructure manufacturing method, characterized in that the polyethyleneimide. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 마이크로히터의 가열온도는 상기 전구체 용액의 끓는 점 이하인 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.Heating temperature of the micro heater is a nanostructure manufacturing method, characterized in that less than the boiling point of the precursor solution. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 나노구조물은 MoO3, Bi2S3, SnO2, V2O5, MnO2, PbS, CoFe2O4, WO3로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구조물 제조방법.The nanostructures are nanostructures comprising any one material selected from the group consisting of MoO 3 , Bi 2 S 3 , SnO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , PbS, CoFe 2 O 4 , WO 3 Manufacturing method. 제 1항, 제 3항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 나노구조물. A nanostructure produced by the method according to any one of claims 1 and 3 to 12. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항, 제 3항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 나노구조물을 포함하는 가스 센서.13. A gas sensor comprising a nanostructure produced by the method of any one of claims 1 and 3-12. 제 1항, 제 3항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 ZnO 나노구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 센서.13. A UV sensor comprising a ZnO nanostructure made by the method of any one of claims 1, 3-12.
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KR101975790B1 (en) * 2017-08-25 2019-05-08 고려대학교 세종산학협력단 Manufacturing method of metal oxide thin film with nano-ripple structures

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090008056A (en) * 2007-07-16 2009-01-21 삼성전자주식회사 Method for forming nanostructure or poly silicone using microheater, nanostructure or poly silicone formed by the method and electronic device using the same
KR20090032761A (en) * 2007-09-28 2009-04-01 한국과학기술원 Single crystal nano-structures manufacturing method capable of the synthesis of morphology controlled and device thereof
KR20090059568A (en) * 2007-12-07 2009-06-11 한국전자통신연구원 Method for selective growth of metal oxide nano material using micro heater and gas sensor using the method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090008056A (en) * 2007-07-16 2009-01-21 삼성전자주식회사 Method for forming nanostructure or poly silicone using microheater, nanostructure or poly silicone formed by the method and electronic device using the same
KR20090032761A (en) * 2007-09-28 2009-04-01 한국과학기술원 Single crystal nano-structures manufacturing method capable of the synthesis of morphology controlled and device thereof
KR20090059568A (en) * 2007-12-07 2009-06-11 한국전자통신연구원 Method for selective growth of metal oxide nano material using micro heater and gas sensor using the method

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