KR101310802B1 - Apparatus for modifying physical properties of inorganic nanomaterial using focused electron-beam irradiation, method therefor and the same inorganic nanomaterial modifyed - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 초점 전자빔을 이용하여 나노 구조체의 특정 부위에 전자빔을 조사하여 무기물 나노 구조체의 상태를 유지하면서 특정 부분에서의 나노 규모의 광학적 물성을 정량적으로, 그리고 정성적으로 개질할 수 있으며, 나노 구조체에 교번적으로 초점 전자빔을 조사하여 광발광 특성에 기반한 나노 바코드를 제조할 수 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는 무기물 나노 구조체; 무기물 나노 구조체에 초점이 맺히도록 나노 규모 전자빔을 조사하는 초점 전자빔 조사부; 및 무기물 나노 구조체의 나노 규모의 광학적 물성을 부분적으로 변화시키기 위해 나노 규모 전자빔의 조사 위치를 제어하는 초점 전자빔 제어부;를 포함하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, by irradiating an electron beam to a specific portion of the nanostructure by using a focal electron beam to quantitatively and qualitatively modify optical properties of the nanoscale at a specific portion while maintaining the state of the inorganic nanostructure. In addition, by irradiating the focusing electron beam alternately to the nanostructures can be produced a nano barcode based on the photoluminescence properties. To this end, in particular, one embodiment of the present invention is an inorganic nanostructure; A focus electron beam irradiator for irradiating nanoscale electron beams to focus on the inorganic nanostructures; And a focal electron beam controller for controlling the irradiation position of the nanoscale electron beam to partially change the nanoscale optical properties of the inorganic nanostructure.

Description

초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치, 그 물성 변화 방법 및 그 방법에 의해 물성이 변화된 무기물 나노 구조체{APPARATUS FOR MODIFYING PHYSICAL PROPERTIES OF INORGANIC NANOMATERIAL USING FOCUSED ELECTRON-BEAM IRRADIATION, METHOD THEREFOR AND THE SAME INORGANIC NANOMATERIAL MODIFYED}Physical properties of inorganic nanostructures using a focal electron beam, a method of changing the physical properties, and an inorganic nanostructure whose properties have been changed by the method. MODIFYED}

본 발명은 나노 구조체의 물성 변화 장치 및 그 물성 변화 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 나노 규모 전자빔의 조사를 통해 무기물 나노 구조체의 물성을 변화시킬 수 있는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치, 그 물성 변화 방법 및 그 방법에 의해 물성이 변화된 무기물 나노 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for changing the physical properties of nanostructures and a method for changing the physical properties thereof. More specifically, the physical properties of the inorganic nanostructures using a focal electron beam that can change the properties of the inorganic nanostructures by irradiation of the nano-scale electron beam, the physical properties change method and the inorganic nanostructures whose properties changed by the method will be.

전자빔이나 이온빔과 같은 고에너지 하전입자선이 유기 고분자 물질에 조사되는 경우, 고분자의 교차결합(cross-linking)이나 열화 (degradation) 현상 등이 보고되었으며, 대부분의 연구는 주로 bulk 상태에 집중되어 있었다. 대표적인 연구 결과들로는 고분자 시료를 keV ~ MeV 정도의 에너지를 사용하는 투과전자현미경(TEM)으로 관찰하는 과정에서 발생되는 시료의 열화 현상을 예로 들 수 있다. 그리고 bulk 필름 형태의 고분자 시료에 전자빔을 조사하여 트리 형태 (tree-like) 나노시료의 제작과 전자 주입에 의한 전하 충전 등의 결과도 보고되고 있다. 전자빔을 이용한 기술은 산업용 재료의 기계적 특성 (접착력, 내열성, 등) 향상, 식품이나 의료용품 포장재의 살균, 식재료나 의료용 재료의 장기보존을 위한 처리, 및 환경 오염 정화 등의 분야에 적용되고 있다.When high-energy charged particle beams such as electron beams or ion beams are irradiated on organic polymer materials, cross-linking and degradation of polymers have been reported, and most of the studies have focused mainly on bulk state. . Representative research results include the degradation of samples caused by observation of polymer samples with transmission electron microscope (TEM) using keV ~ MeV energy. In addition, the results of fabrication of a tree-like nanosample and charge charging by electron injection have been reported by irradiating an electron beam to a polymer film in the form of a bulk film. Technology using electron beam is applied to fields such as improvement of mechanical properties (adhesiveness, heat resistance, etc.) of industrial materials, sterilization of food and medical packaging materials, treatment for long-term storage of food and medical materials, and purification of environmental pollution.

최근에는 전자빔이나 이온빔을 이용하여 다양한 유기물, 무기물 나노물질을 제작하거나 기 제작된 나노물질의 물리적 모양을 변형(또는 개질, modification)하는 연구 결과들이 활발히 발표되고 있다. 일예로서, 탄소나노튜브나 그래핀의 일부분을 끊어 내거나 구부리는 등의 제어기술도 보고되었다.Recently, research results are being actively published for fabricating various organic and inorganic nanomaterials using electron beams or ion beams, or for modifying (or modifying) physical shapes of prefabricated nanomaterials. As an example, a control technique such as cutting or bending a portion of carbon nanotubes or graphene has been reported.

그러나, 상기의 연구 결과들은 전자빔이나 이온빔의 높은 에너지에 의해서 표적 물질이 다른 물질로 바뀌는 특징을 공통적으로 가지고 있는데, 원래의 표적 물질 상태를 유지하면서 물리적 특성만을 나노 규모로 선택적으로 개질하거나 특정 부분만을 개질할 수 있는 방법에 대한 연구의 필요성이 대두된다.However, the above findings have a common feature of changing the target material to another material by the high energy of the electron beam or ion beam, and selectively modifying only the physical properties on the nanoscale or only a specific part while maintaining the state of the original target material. There is a need for research on ways to modify it.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 초점 전자빔을 이용하여 나노 구조체의 특정 부위에 전자빔을 조사하여 나노 구조체의 물성을 변화시킬 수 있는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치, 그 물성 변화 방법 및 그 방법에 의해 물성이 변화된 무기물 나노 구조체를 제공하는 데 있다.The present invention has been made by the necessity as described above, the first object of the present invention is to irradiate an electron beam to a specific portion of the nanostructures using a focusing electron beam inorganic nanoparticles using a focusing electron beam that can change the physical properties of the nanostructures The present invention provides an apparatus for changing the physical properties of a structure, a method for changing the properties of the structure, and an inorganic nanostructure in which the physical properties are changed by the method.

본 발명의 제2 목적은 무기물 나노 구조체의 상태를 유지하면서 특정 부분에서의 구조적, 전기적, 광학적 물성을 선택적으로 개질할 수 있는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치, 그 물성 변화 방법 및 그 방법에 의해 물성이 변화된 무기물 나노 구조체를 제공하는 데 있다.A second object of the present invention is to change the physical properties of the inorganic nanostructures using a focusing electron beam that can selectively modify the structural, electrical, and optical properties in a specific portion while maintaining the state of the inorganic nanostructures, a method of changing the physical properties and the The present invention provides an inorganic nanostructure having physical properties changed by the method.

그리고, 본 발명의 제3 목적은 무기물 나노 구조체에 교번적으로 초점 전자빔을 조사하여 무기물 나노 구조체의 물성을 변화시킴으로써 광발광 특성에 기반한 나노 바코드를 제조할 수 있는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치, 그 물성 변화 방법 및 그 방법에 의해 물성이 변화된 무기물 나노 구조체를 제공하는 데 있다.In addition, the third object of the present invention is to change the physical properties of the inorganic nanostructures by irradiating the focusing electron beam to the inorganic nanostructures alternately, the physical properties of the inorganic nanostructures using the focusing electron beam that can produce a nano barcode based on the photoluminescence characteristics The present invention provides a change device, a method of changing physical properties thereof, and an inorganic nanostructure in which physical properties are changed by the method.

상기와 같은 본 발명의 목적은 무기물 나노 구조체; 무기물 나노 구조체에 초점이 맺히도록 나노 규모 전자빔을 조사하는 초점 전자빔 조사부; 및 무기물 나노 구조체의 나노 규모의 광학적 물성을 부분적으로 변화시키기 위해 나노 규모 전자빔의 조사 위치를 제어하는 초점 전자빔 제어부;를 포함하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention as described above is an inorganic nanostructure; A focus electron beam irradiator for irradiating nanoscale electron beams to focus on the inorganic nanostructures; And a focal electron beam controller for controlling the irradiation position of the nano-scale electron beam to partially change the nano-scale optical properties of the inorganic nanostructure; and may be achieved by providing a device for changing the physical properties of the inorganic nanostructure using the focal electron beam. .

무기물 나노 구조체는 나노선 또는 나노 박막일 수 있다.The inorganic nanostructures may be nanowires or nano thin films.

무기물 나노 구조체는 티타늄 디옥사이드(TiO2) 또는 징크 옥사이드(ZnO) 또는 실리콘 디옥사이드(SiO2)로 형성된 것일 수 있다.The inorganic nanostructure may be formed of titanium dioxide (TiO 2 ) or zinc oxide (ZnO) or silicon dioxide (SiO 2 ).

초점 전자빔 조사부는 주사전자 현미경, 투과전자 현미경 및 전자빔 리소그래피 장치 중 어느 하나일 수 있다.The focus electron beam irradiator may be any one of a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, and an electron beam lithography apparatus.

전자빔의 직경은 0 을 초과하고 1000 nm 이하로 초점화된 것일 수 있다.The diameter of the electron beam may be greater than zero and focused at 1000 nm or less.

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무기물 나노 구조체는 나노선이고, 초점 전자빔 제어부는 나노선을 따라 교대로 전자빔이 조사되는 부분과 조사되지 않는 부분이 형성되도록 조사 위치를 제어하는 것일 수 있다.The inorganic nanostructure may be a nanowire, and the focal electron beam controller may control the irradiation position such that portions in which electron beams are irradiated and portions not irradiated are alternately formed along the nanowires.

무기물 나노 구조체는 나노 박막이고, 초점 전자빔 제어부는 나노 박막에 전자빔이 조사되어 2차원 패턴을 형성하도록 조사 위치를 제어하는 것일 수 있다.The inorganic nanostructure may be a nano thin film, and the focus electron beam controller may control the irradiation position to form a two-dimensional pattern by irradiating an electron beam to the nano thin film.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 기판상에 무기물 나노 구조체가 제공되는 단계(S10); 초점 전자빔 조사부가 무기물 나노 구조체에 초점이 맺히도록 나노 규모 전자빔을 조사하는 단계(S20); 및 초점 전자빔 제어부가 무기물 나노 구조체의 부분적인 나노 규모의 광학적 물성 변화에 대응하는 1 차원 또는 2 차원의 패턴을 형성하기 위해 나노 규모 전자빔의 조사 위치를 제어하는 단계(S30);를 포함하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.Meanwhile, another object of the present invention is to provide an inorganic nanostructure on a substrate (S10); Irradiating the nanoscale electron beam such that the focal electron beam irradiator focuses on the inorganic nanostructure (S20); And controlling the irradiation position of the nanoscale electron beam to form a one-dimensional or two-dimensional pattern corresponding to a partial nanoscale optical property change of the inorganic nanostructure (S30). It can be achieved by providing a method for changing the physical properties of the inorganic nanostructure using.

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나노 규모 전자빔의 조사 위치 제어단계(S30)에서, 무기물 나노 구조체는 나노선이고, 초점 전자빔 제어부는 나노선을 따라 교대로 전자빔이 조사되는 부분과 조사되지 않는 부분으로 형성된 1 차원 패턴을 형성하도록 조사 위치를 제어하는 것일 수 있다.In the irradiation position control step (S30) of the nano-scale electron beam, the inorganic nanostructure is a nanowire, and the focal electron beam control unit irradiates to form a one-dimensional pattern formed of portions irradiated and non-irradiated parts alternately along the nanowires. It may be to control the position.

나노 규모 전자빔의 조사 위치 제어단계(S30)에서, 무기물 나노 구조체는 나노 박막이고, 초점 전자빔 제어부는 나노 박막에 전자빔이 조사되어 2차원 패턴을 형성하도록 조사 위치를 제어하는 것일 수 있다.In the irradiation position control step (S30) of the nanoscale electron beam, the inorganic nanostructure may be a nano thin film, and the focal electron beam controller may control the irradiation position so that the electron beam is irradiated onto the nano thin film to form a two-dimensional pattern.

또한, 본 발명의 목적은 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법에 의해 나노 규모의 광학적 물성이 변화된 무기물 나노 구조체를 제공함으로써 달성될 수 있다.In addition, an object of the present invention can be achieved by providing an inorganic nanostructure in which the optical properties of the nanoscale is changed by the method of changing the physical properties of the inorganic nanostructure using the focus electron beam.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초점 전자빔을 이용하여 나노 구조체의 특정 부위에 전자빔을 조사하여 나노 구조체의 물성을 변화시킬 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention as described above, the physical properties of the nanostructures may be changed by irradiating an electron beam to a specific portion of the nanostructures using a focal electron beam.

그리고, 무기물 나노 구조체의 상태를 유지하면서 특정 부분에서의 구조적, 전기적, 광학적 물성을 정량적으로, 그리고 정성적으로 개질할 수 있다.In addition, while maintaining the state of the inorganic nanostructures, structural, electrical, and optical properties at specific portions may be quantitatively and qualitatively modified.

또한, 대면적 개질이 가능한 비초점 전자빔과 달리 무기물 나노 구조체에 교번적으로 초점 전자빔을 조사하여 무기물 나노 구조체의 물성을 변화시킴으로써 광발광 특성에 기반한 나노 바코드를 제조할 수 있다.In addition, unlike the non-focus electron beam, which can be modified in large areas, nano-barcodes based on photoluminescence properties may be manufactured by changing the physical properties of the inorganic nanostructures by irradiating the focusing electron beams alternately on the inorganic nanostructures.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치의 구성을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔이 처리된 TiO2 나노선의 컬러 전하결합소자(Charge-Coupled Device, CCD) 이미지 및 3차원 레이저 공초점 현미경(Laser Confocal Microscope, LCM) 광발광(Photoluminescence) 이미지로서, 서로 다른 밀도(1.0×1017, 5.0×1017, 1.0×1018 electrons/cm2)를 가지는 초점 전자빔이 동일한 나노선에 조사된 경우(조사된 부분의 길이 : 조사된 부분 사이의 간격 = 7.5 ㎛ : 5.0 ㎛)(도 2a)와 초점 전자빔 밀도가 1.0×1018 electrons/cm2로 고정된 경우(조사된 부분의 길이 : 조사된 부분 사이의 간격 = 2.0 ㎛ : 1.5 ㎛))(도 2b)를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 5.0×1018 electrons/cm2의 밀도를 가진 초점 전자빔으로 처리된 TiO2 나노선의 컬러 CCD 이미지(도 3a) 및 3차원 LCM PL 이미지(도 3b)를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔이 처리된 TiO2 나노선의 길이 방향에 따른 LCM PL 크기의 line profile 곡선으로서, 서로 다른 세가지 밀도로 처리된 경우(도 4a), 5.0×1018 electrons/cm2의 밀도로 처리된 경우(도 4b) 및 1.0×1018 electrons/cm2의 밀도로 처리된 경우(도 4c)를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔 처리된 TiO2 나노선의 규격화된 LCM PL 스펙트럼 변화를 그래프(도 5a) 및 초점 전자빔의 밀도 변화에 따른 TiO2 나노선의 LCM PL 크기 비교 그래프(도 5b)를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔 처리된 ZnO 나노선의 컬러 CCD 이미지를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔에 의해 SiO2 박막에 구현된 2차원 발광 나노 패턴의 컬러 CCD 이미지를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a device for changing the physical properties of the inorganic nanostructures using a focus electron beam according to an embodiment of the present invention,
2 is a color-charged device (Charge-Coupled Device, CCD) image and a three-dimensional laser confocal microscope (LCM) photoluminescence of TiO 2 nanowires treated with a focal electron beam according to an embodiment of the present invention. Photoluminescence images, when focal electron beams of different densities (1.0 × 10 17 , 5.0 × 10 17 , 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 ) are irradiated on the same nanowire (length of irradiated portion: irradiated portion) Spacing between = 7.5 μm: 5.0 μm) (FIG. 2A) and when the focal electron beam density is fixed at 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 (length of irradiated part: spacing between irradiated parts = 2.0 μm: 1.5 μm) )) (Figure 2b)
3 shows a color CCD image (FIG. 3A) and a three-dimensional LCM PL image (FIG. 3B) of a TiO 2 nanowire treated with a focal electron beam having a density of 5.0 × 10 18 electrons / cm 2 according to an embodiment of the present invention. Shown,
4 is a line profile curve of an LCM PL size in the longitudinal direction of a TiO 2 nanowire treated with a focal electron beam according to an embodiment of the present invention, when treated at three different densities (FIG. 4A), 5.0 × 10 18. FIG. 4 shows the case of treatment with a density of electrons / cm 2 (FIG. 4B) and the case of treatment with a density of 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 (FIG. 4C),
FIG. 5 is a graph of standardized LCM PL spectral change of a focal electron beam treated TiO 2 nanowire according to an embodiment of the present invention (FIG. 5A) and a graph of comparison of LCM PL size of TiO 2 nanowire according to density change of a focal electron beam (FIG. 5b),
6 is a view showing a color CCD image of the focal electron beam-treated ZnO nanowires according to an embodiment of the present invention,
7 is a view showing a color CCD image of a two-dimensional light emitting nanopattern implemented on a SiO 2 thin film by a focal electron beam according to an embodiment of the present invention;
8 is a flowchart sequentially illustrating a method of changing physical properties of an inorganic nanostructure using a focus electron beam according to an exemplary embodiment of the present invention.

<무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치><Physical property change device of inorganic nano structure>

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치의 구성을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 무기물 나노 구조체(180), 초점 전자빔 조사부(100) 및 초점 전자빔 제어부(190)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for changing physical properties of an inorganic nanostructure using a focus electron beam according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the embodiment includes an inorganic nanostructure 180, a focus electron beam irradiator 100, and a focus electron beam controller 190.

본 실시예는 초점 전자빔 제어부(190)에 의한 제어를 통한 무기물 나노 구조체(180)의 물성 변화를 유도하기 위해 초점 전자빔 조사부(100)에서 조사된 나노 규모의 전자빔이 무기물 나노 구조체(180)에 부분적으로 조사되도록 작용한다.In this embodiment, the nano-scale electron beam irradiated from the focus electron beam irradiator 100 is partially directed to the inorganic nanostructure 180 to induce a change in the physical properties of the inorganic nanostructure 180 through the control by the focus electron beam controller 190. It acts to be irradiated with.

도 1에서는 무기물 나노 구조체로서 나노선 형태의 무기물 나노 구조체를 도시하고 있고, 초점 전자빔(focused E-beam)을 발생하는 장치로서 전자빔 리쏘그라피(E-beam lithography) 장치를 도시하고 있다. 도 1은 본 발명에 따른 무기물 나노 구조체의 물성을 변화시키는 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면으로서, 본 발명은 이에 의해 한정되거나 제한되지 않는다.FIG. 1 illustrates an inorganic nanostructure in the form of a nanowire as an inorganic nanostructure, and an electron beam lithography apparatus as a device for generating a focused E-beam. 1 is an exemplary view for explaining a method of changing the physical properties of the inorganic nanostructures according to the present invention, the present invention is not limited or limited thereto.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시키는 방법은 무기물 나노 구조체(180)의 일부분에 초점 전자빔(focused Ebeam)을 조사함으로써 이루어진다. 무기물 나노 구조체(180)의 일부분에 초점 전자빔이 조사됨으로써, 초점 전자빔이 조사된 부분(185)의 물성은 변화되고, 초점 전자빔이 조사되지 않은 부분(181)의 물성과 구별된다. 이를 통해 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 부분적으로 변화시킬 수 있다. 특히, 초점 전자빔이 조사된 부분(185)과 초점 전자빔이 조사되지 않은 부분(181)의 도핑 상태, 구조 및 발광 특성이 서로 다르게 되도록 초점 전자빔을 조사하여 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 부분적으로 변화시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, the method of changing the physical properties of the inorganic nanostructure 180 according to the present invention is performed by irradiating a focused electron beam to a portion of the inorganic nanostructure 180. By irradiating a portion of the inorganic nanostructure 180 with the focus electron beam, the physical properties of the portion 185 to which the focus electron beam is irradiated is changed, and are distinguished from those of the portion 181 to which the focus electron beam is not irradiated. Through this, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 may be partially changed. In particular, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 may be partially irradiated by irradiating the focus electron beam so that the doping state, the structure, and the light emitting characteristics of the portion 185 irradiated with the focus electron beam and the portion 181 without the focus electron beam are different from each other. Can change.

이때, 초점 전자빔의 조사 조건에 따른 무기물 나노 구조체(180)의 물성의 상관 관계를 분석한 후, 그 분석 결과가 반영된 초점 전자빔을 조사할 수 있다. 이와 같이, 초점 전자빔의 조사 조건에 따른 무기물 나노 구조체(180)의 물성의 상관 관계에 대한 분석 결과가 반영된 초점 전자빔을 조사하게 되면, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 원하는 바대로 변화시킬 수 있으며, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 나노 규모(nano size)로 정량적으로 제어할 수 있다.At this time, after analyzing the correlation of the physical properties of the inorganic nanostructures 180 according to the irradiation conditions of the focusing electron beam, the focusing electron beam reflecting the analysis result can be irradiated. As such, when the focal electron beam reflecting the analysis result of the correlation between the physical properties of the inorganic nanostructure 180 according to the irradiation conditions of the focal electron beam is reflected, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 may be changed as desired. The physical properties of the inorganic nanostructures 180 may be quantitatively controlled at a nano size.

이와 같이 본 발명은 초점 전자빔을 이용하여 초점 전자빔이 조사된 부분의 무기물 나노 구조체의 물성을 변화시키므로, 일체로 형성되며 하나의 물질로 이루어져 있는 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 부분적으로 변화시킬 수 있게 된다. 특히, 초점 전자빔을 이용하게 되면, 나노 규모(nano size)로 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시킬 수 있어, 무기물 나노 구조체(180)를 다양한 분야에 응용하는 것이 가능하게 된다.As described above, since the present invention changes the physical properties of the inorganic nanostructure of the portion to which the focal electron beam is irradiated using the focal electron beam, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 formed integrally and made of one material may be partially changed. Will be. In particular, when the focal electron beam is used, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 can be changed to a nano size, and the inorganic nanostructure 180 can be applied to various fields.

본 실시예에서는 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시키기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 무기물 나노 구조체(180)를 기판(160) 상에 위치시킨 후, 초점 전자빔을 무기물 나노 구조체(180)의 일부분에 조사한다. 이때, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시키고자 하는 부분에 정확하게 초점 전자빔을 조사하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해, 무기물 나노 구조체(180)를 기판(160) 상에 형성되어 있는 패턴(170)을 기준으로 위치시킨다. 기판(160) 상에 패턴(170)을 형성한 후, 패턴(170)을 기준으로 무기물 나노 구조체(180)를 위치시키면, 정확한 위치에 초점 전자빔을 조사하는 것이 용이하게 된다. 패턴(170)은 금(Au)과 같은 전도성 물질로 이루어질 수 있다.In this embodiment, in order to change the physical properties of the inorganic nanostructures 180, as shown in Figure 1, after placing the inorganic nanostructures 180 on the substrate 160, the focus electron beam to the inorganic nanostructures 180 Investigate a portion of the At this time, it is very important to irradiate the focus electron beam accurately to the portion to change the physical properties of the inorganic nanostructure 180. To this end, the inorganic nanostructure 180 is positioned based on the pattern 170 formed on the substrate 160. After the pattern 170 is formed on the substrate 160 and the inorganic nanostructure 180 is positioned based on the pattern 170, it is easy to irradiate the focus electron beam at the correct position. The pattern 170 may be made of a conductive material such as gold (Au).

초점 전자빔은 초점 전자빔 조사부(100)에 의해 발생되어 무기물 나노 구조체(180)에 조사된다. 초점 전자빔 조사부(100)로는 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM), 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM), 전자빔 리쏘그라피 장치 등이 이용될 수 있으며, 본 실시예에서는 전자빔 리쏘그라피 장치가 이용되었다. 전자빔 소스(E-beam source)(110)에서 발생된 전자빔은 제1 집광렌즈(condenser lens)(120)에서 집속(초점화)된다. 그리고 조리개(aperture)(130)를 통과한 전자빔은 스티그메이터(stigmator)/편향코일(deflection coil)(140)에 의해 원하는 위치로 휘어진 후, 제2 집광렌즈(150)를 통해 다시 집속(초점화)되어 무기물 나노 구조체(180)에 조사된다.The focus electron beam is generated by the focus electron beam irradiator 100 and irradiates the inorganic nanostructure 180. As the focal electron beam irradiation unit 100, a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), an electron beam lithography apparatus, or the like may be used. In this embodiment, the electron beam lithography apparatus is used. It became. The electron beam generated by the E-beam source 110 is focused (focused) on the first condenser lens 120. The electron beam passing through the aperture 130 is bent to a desired position by a stigmator / deflection coil 140 and then focused again through the second condenser lens 150. And irradiated to the inorganic nanostructure 180.

초점 전자빔의 에너지는 특별히 제한되지 않으나, 본 실시예에서는 30 keV 정도의 값으로 설정되었으며, 초점 전자빔의 밀도는 1.0×1012 electrons/cm2 내지 1.0×1022 electrons/cm2 범위로 설정될 수 있다. 이때, 초점 전자빔의 에너지가 증가할수록 초점 전자빔의 밀도는 작게 되도록 설정할 수 있다.The energy of the focusing electron beam is not particularly limited, but in this embodiment, it is set to a value of about 30 keV, and the density of the focusing electron beam may be set in the range of 1.0 × 10 12 electrons / cm 2 to 1.0 × 10 22 electrons / cm 2 . have. In this case, as the energy of the focus electron beam increases, the density of the focus electron beam may be set to be smaller.

그리고 초점 전자빔의 직경은 1 nm 내지 1000 nm 정도의 범위로 설정될 수 있다.The diameter of the focal electron beam may be set in the range of about 1 nm to about 1000 nm.

초점 전자빔의 에너지, 밀도, 직경 등과 같은 전자빔의 조사 조건은 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 얼마나 변화시킬 것인지에 따라 달라진다. 예를 들어, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 조금 변화시키고자 하는 경우, 초점 전자빔의 에너지 및 밀도를 작게 설정할 수 있고, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 많이 변화시키고자 하는 경우, 초점 전자빔의 에너지 및 밀도를 크게 설정할 수 있다. 따라서 초점 전자빔의 에너지와 밀도를 적절히 조절하여 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 원하는 바대로 변화시킬 수 있다. 다만, 초점 전자빔의 에너지가 증가할수록 밀도가 작은 초점 전자빔을 이용하거나, 초점 전자빔의 에너지가 감소할수록 밀도가 큰 초점 전자빔을 이용하여 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시킨다. 그리고 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시킬 부분의 크기가 큰 경우에는 초점 전자빔의 직경을 크게 설정할 수 있고, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시킬 부분의 크기가 작은 경우에는 초점 전자빔의 직경을 작게 설정할 수 있다.The irradiation conditions of the electron beam, such as energy, density, and diameter of the focal electron beam, depend on how much the physical properties of the inorganic nanostructure 180 are to be changed. For example, when the physical properties of the inorganic nanostructures 180 are to be slightly changed, the energy and density of the focal electron beam may be set to be small, and when the physical properties of the inorganic nanostructures 180 are to be changed to be much, the focal electron beams may be set. The energy and density of can be set large. Accordingly, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 may be changed as desired by appropriately adjusting the energy and density of the focal electron beam. However, the physical properties of the inorganic nanostructure 180 are changed by using a focus electron beam having a smaller density as the energy of the focus electron beam is increased, or by using a focus electron beam having a higher density as the energy of the focus electron beam is decreased. When the size of the portion of the inorganic nanostructure 180 to change the physical properties is large, the diameter of the focusing electron beam may be set large. The diameter can be set small.

이와 같이 초점화된 전자빔은 도 1에 도시된 바와 같이 무기물 나노 구조체(180)에 수직으로 조사되고, 초점 전자빔의 직경이 1 nm 내지 1000 nm 정도의 범위로 설정되므로, 무기물 나노 구조체(180)의 원하는 부분의 물성을 나노 규모(nano size)로 변화시킬 수 있게 된다. 이를 이용하여, 나노 규모로 무기물 나노 구조체(180)의 발광 특성을 변화시키게 되면 나노 바코드(nano barcode)로도 이용할 수 있다.The focused electron beam is irradiated perpendicularly to the inorganic nanostructure 180 as shown in FIG. 1, and the diameter of the focal electron beam is set in a range of about 1 nm to 1000 nm. The physical properties of the part can be changed to nano size. By using this, if the light emission characteristics of the inorganic nanostructures 180 on a nano scale can be used as a nano barcode (nano barcode).

이러한 무기물 나노 구조체(180)의 종류는 티타늄 디옥사이드(TiO2), 징크 옥사이드(ZnO) 및 실리콘 디옥사이드(SiO2) 중 어느 하나로 형성된 나노선(nano wire) 또는 나노 박막일 수 있다.The type of the inorganic nanostructure 180 may be a nano wire or a nano thin film formed of any one of titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and silicon dioxide (SiO 2 ).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔이 처리된 TiO2 나노선의 컬러 전하결합소자(Charge-Coupled Device, CCD) 이미지 및 3차원 레이저 공초점 현미경(Laser Confocal Microscope, LCM) 광발광(Photoluminescence) 이미지로서, 서로 다른 밀도(1.0×1017, 5.0×1017, 1.0×1018 electrons/cm2)를 가지는 초점 전자빔이 동일한 나노선에 조사된 경우(조사된 부분의 길이 : 조사된 부분 사이의 간격 = 7.5 ㎛ : 5.0 ㎛)(도 2a)와 초점 전자빔 밀도가 1.0×1018 electrons/cm2로 고정된 경우(조사된 부분의 길이 : 조사된 부분 사이의 간격 = 2.0 ㎛ : 1.5 ㎛))(도 2b)를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동일한 TiO2 나노선에 세 가지 밀도의 초점 전자빔이 조사된 경우, 밀도가 증가함에 따라 발광 세기가 계단형(stair-like)으로 증가함을 확인할 수 있다(도 2a). 또한, 밀도가 1.0×1018 electrons/cm2인 초점 전자빔을 이용하여 총 23 개의 바코드 성분을 가지는 직렬접합형 TiO2 나노선을 제작하였다(도 2b).2 is a color-charged device (Charge-Coupled Device, CCD) image and a three-dimensional laser confocal microscope (LCM) photoluminescence of TiO 2 nanowires treated with a focal electron beam according to an embodiment of the present invention. Photoluminescence images, when focal electron beams of different densities (1.0 × 10 17 , 5.0 × 10 17 , 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 ) are irradiated on the same nanowire (length of irradiated portion: irradiated portion) Spacing between = 7.5 μm: 5.0 μm) (FIG. 2A) and when the focal electron beam density is fixed at 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 (length of irradiated part: spacing between irradiated parts = 2.0 μm: 1.5 μm) )) (FIG. 2B). As shown in FIG. 2, when the focal electron beam of three densities is irradiated onto the same TiO 2 nanowire, it can be seen that the emission intensity increases stair-like as the density increases (FIG. 2A). ). In addition, a series junction type TiO 2 nanowire having a total of 23 barcode components was prepared using a focal electron beam having a density of 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 (FIG. 2B).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 5.0×1018 electrons/cm2의 밀도를 가진 초점 전자빔으로 처리된 TiO2 나노선의 컬러 CCD 이미지(도 3a) 및 3차원 LCM PL 이미지(도 3b)를 나타낸 도면이다. 여기서, 초점 전자빔 처리 부분 길이는 7.5 ㎛이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초점 전자빔의 밀도가 증가함에 따라 처리 부분의 광발광 색이 밀도가 낮은 경우보다 크게 변화하였으며, pristine 부분도 광발광 특성도 변화하였다. 이는 초점 전자빔의 임계 밀도(critical dose)가 존재함을 보여줄 뿐만 아니라 임계 밀도 이상의 초점 전자빔이 조사되면 전자빔이 조사된 부분에서 pristine 부분으로 에너지 전달이 발생하여 pristine 부분의 광학적 물성이 간접적으로 개질됨을 알 수 있다.3 shows a color CCD image (FIG. 3A) and a three-dimensional LCM PL image (FIG. 3B) of a TiO 2 nanowire treated with a focal electron beam having a density of 5.0 × 10 18 electrons / cm 2 according to an embodiment of the present invention. The figure shown. Here, the focal electron beam processing portion length is 7.5 mu m. As shown in FIG. 3, as the focus electron beam density increased, the photoluminescence color of the treated portion was changed more than the case where the density was low, and the pristine portion and photoluminescence characteristics also changed. This not only shows that there is a critical dose of the focal electron beam, but also that when the focal electron beam is irradiated above the critical density, energy transfer occurs from the irradiated portion to the pristine portion, thereby indirectly modifying the optical properties of the pristine portion. Can be.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔이 처리된 TiO2 나노선의 길이 방향에 따른 LCM PL 크기의 line profile 곡선으로서, 서로 다른 세가지 밀도로 처리된 경우(도 4a), 5.0×1018 electrons/cm2의 밀도로 처리된 경우(도 4b) 및 1.0×1018 electrons/cm2의 밀도로 처리된 경우(도 4c)를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, Line profile 곡선은 상기 도 2와 도 3의 3차원 LCM PL 이미지에서 획득하였으며, 미리 설계된 초점 전자빔의 조사 조건(처리 부분의 폭, 개수, 배치, 밀도 등)에 따른 TiO2 나노선의 광학적 특성을 잘 표현해준다.4 is a line profile curve of an LCM PL size in the longitudinal direction of a TiO 2 nanowire treated with a focal electron beam according to an embodiment of the present invention, when treated at three different densities (FIG. 4A), 5.0 × 10 18. The figure shows the case where it is processed at the density of electrons / cm <2> (FIG. 4B), and the case where it is processed at the density of 1.0x10 <18> electrons / cm <2> (FIG. 4C). As shown in FIG. 4, a line profile curve was obtained from the 3D LCM PL images of FIGS. 2 and 3, and was determined according to the irradiation conditions (width, number, arrangement, density, etc. of the pre-designed focal electron beam). It well represents the optical properties of TiO 2 nanowires.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔 처리된 TiO2 나노선의 규격화된 LCM PL 스펙트럼 변화를 그래프(도 5a) 및 초점 전자빔의 밀도 변화에 따른 TiO2 나노선의 LCM PL 크기 비교 그래프(도 5b)를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a graph of standardized LCM PL spectral change of a focal electron beam treated TiO 2 nanowire according to an embodiment of the present invention (FIG. 5A) and a graph of comparison of LCM PL size of TiO 2 nanowire according to density change of a focal electron beam (FIG. 5b) is shown.

도 5a에 도시된 바와 같이, 초점 전자빔 처리 전(Pristine) TiO2 나노선의 PL 피크는 약 480 nm에서 관찰되며, 초점 전자빔의 밀도가 증가함에 따라 PL 피크가 약 680 nm까지 적색 천이함을 확인할 수 있다. 이는 도 2의 컬러 CCD 이미지에서 확인되는 발광색 변화와 일치하는 결과이다. 이상의 결과로부터, 초점 전자빔 조사 조건의 변화를 통해 무기 나노선의 광학적 특성 또한 정량적으로 조절될 수 있음을 확인할 수 있다. 이 경우에 광학적 특성은 발광 효율 또는 색깔이 될 수 있다.As shown in FIG. 5A, the PL peak of the Pristine TiO 2 nanowire was observed at about 480 nm, and as the density of the focal electron beam was increased, the PL peak was red-shifted to about 680 nm. have. This is consistent with the emission color change seen in the color CCD image of FIG. 2. From the above results, it can be seen that the optical properties of the inorganic nanowires can also be quantitatively controlled by changing the focal electron beam irradiation conditions. In this case the optical properties can be luminous efficiency or color.

도 5b는 TiO2 나노선에서 pristine 부분들과 초점 전자빔이 처리된 부분들의 LCM PL 크기의 평균값을 초점 전자빔 밀도의 함수로 나타낸 그래프이다. LCM PL 크기의 평균값의 단위는 포톤 수(photon count)로 측정되었으며 아래의 표 1로 정리하였다.FIG. 5B is a graph showing the average value of the LCM PL size of pristine portions and focal electron beam treated portions in TiO 2 nanowires as a function of focal electron beam density. The unit of the average value of the LCM PL size was measured by photon count and summarized in Table 1 below.

밀도density 00 1.0×1017 1.0 × 10 17 5.0×1017 5.0 × 10 17 1.0×1018 1.0 × 10 18 2.5×1018 2.5 x 10 18 5.0×1018 5.0 × 10 18 1.0×1019 1.0 × 10 19 Pristine
부분Pristine
part 88 9±19 ± 1 15±415 ± 4 28±528 ± 5 42±842 ± 8 42±1342 ± 13 45±945 ± 9 초점 전자빔
처리 부분Focus electron beam
Processing part -- 23±123 ± 1 106±2106 ± 2 148±3148 ± 3 76±176 ± 1 51±151 ± 1 27±427 ± 4

위의 표 1을 참고하면 TiO2 나노선에 대한 초점 전자빔의 임계 밀도는 1.0× 1018 ~ 5.0×1018 electrons/cm2 사이에 위치할 것으로 추측된다. 임계 밀도를 기준으로 한 LCM PL 변화의 경향 역전 현상은 초점 전자빔의 에너지가 나노선의 길이 방향으로 전달되어 pristine 부분이 간접적으로 개질되는 현상으로 해석된다. 상기 결과는 컬러 CCD 및 삼차원 LCM PL 이미지에서 관찰되는 결과와 잘 일치한다.Referring to Table 1 above, it is assumed that the critical density of the focal electron beam for the TiO 2 nanowire is located between 1.0 × 10 18 and 5.0 × 10 18 electrons / cm 2 . The trend reversal of the LCM PL change based on the critical density is interpreted as a phenomenon in which the pristine part is indirectly modified by the energy of the focal electron beam transferred in the longitudinal direction of the nanowire. The results are in good agreement with those observed in color CCD and three-dimensional LCM PL images.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔 처리된 ZnO 나노선의 컬러 CCD 이미지를 나타낸 도면이다. 초점 전자빔은 ZnO 나노선의 오른쪽 절반 부분에 처리되었으며, 그에 따라 광발광 특성(발광색, 밝기)이 변화함을 확인할 수 있다. 또한 ZnO 나노선의 광학적 특성 변화는 전자빔 밀도가 1.0×1018 electrons/cm2 (도 6a), 2.5×1018 electrons/cm2 (도 6b), 5.0×1018 electrons/cm2 (도 6c), 1.0×1018 electrons/cm2 (도 6d)의 경우에서와 같이 전자빔 밀도 증가와 상관관계를 가짐을 알 수 있다.
6 is a view showing a color CCD image of the focal electron beam-treated ZnO nanowires according to an embodiment of the present invention. The focal electron beam was processed on the right half of the ZnO nanowire, and thus the photoluminescence properties (luminescence color, brightness) changed. In addition, the optical properties of the ZnO nanowires are characterized by electron beam densities of 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 (FIG. 6A), 2.5 × 10 18 electrons / cm 2 (FIG. 6B), 5.0 × 10 18 electrons / cm 2 (FIG. 6C), As can be seen from the case of 1.0 × 10 18 electrons / cm 2 (FIG. 6D), it has a correlation with the increase of the electron beam density.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔에 의해 SiO2 박막에 구현된 2차원 발광 나노 패턴의 컬러 CCD 이미지를 나타낸 도면이다. 여기서, SiO2 박막의 두께는 1,000 Å이며, 각 패턴 사이의 간격은 10 μm로 설정하였다. 개별 개질 패턴의 물리적 크기는 표 2와 같다. 도 7처럼, 초점 전자빔에 의해 SiO2 박막의 원하는 부분이 적절히 개질되어 2차원 발광 나노 패턴이 제작될 수 있다.FIG. 7 is a view showing a color CCD image of a two-dimensional light emitting nanopattern implemented on a SiO 2 thin film by a focus electron beam according to an embodiment of the present invention. Here, the thickness of the SiO 2 thin film was 1,000 mm 3 , and the interval between the patterns was set to 10 μm. Physical sizes of the individual modification patterns are shown in Table 2. As shown in FIG. 7, a desired portion of the SiO 2 thin film may be appropriately modified by a focal electron beam to produce a two-dimensional light emitting nanopattern.

패턴 1Pattern 1 패턴 2Pattern 2 패턴 3Pattern 3 패턴 4Pattern 4 패턴 5Pattern 5 패턴 6Pattern 6 선폭
(nm)Line width
(nm) 100100 200200 500500 10001000 20002000 200200 가로 길이
(㎛)Width
(탆) 5050 4040 3030 2020 1010
N/A
N / A 세로 길이
(㎛)Length
(탆) 4040 3030 2020 1010 N/AN / A

<무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법><Method of changing physical properties of inorganic nano structure>

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 8을 참조하면, 우선 기판상에 무기물 나노 구조체(180)가 제공된다(S10). 여기서, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 변화시키고자 하는 부분에 정확하게 초점 전자빔을 조사하는 것이 매우 중요하므로 무기물 나노 구조체(180)를 기판(160) 상에 형성되어 있는 패턴(170)을 기준으로 위치시킨다. 기판(160) 상에 패턴(170)을 형성한 후, 패턴(170)을 기준으로 무기물 나노 구조체(180)를 위치시키면, 정확한 위치에 초점 전자빔을 조사하는 것이 용이하게 된다. 패턴(170)은 금(Au)과 같은 전도성 물질로 이루어질 수 있다.8 is a flowchart sequentially illustrating a method of changing physical properties of an inorganic nanostructure using a focus electron beam according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, first, an inorganic nanostructure 180 is provided on a substrate (S10). Here, since it is very important to irradiate the focus electron beam precisely to the portion to change the physical properties of the inorganic nanostructure 180, the inorganic nanostructure 180 based on the pattern 170 formed on the substrate 160 Position it. After the pattern 170 is formed on the substrate 160 and the inorganic nanostructure 180 is positioned based on the pattern 170, it is easy to irradiate the focus electron beam at the correct position. The pattern 170 may be made of a conductive material such as gold (Au).

다음, 초점 전자빔 조사부(100)가 무기물 나노 구조체(180)에 초점이 맺히도록 나노 규모 전자빔을 조사한다(S20).Next, the focal electron beam irradiation unit 100 irradiates the nanoscale electron beam so as to focus on the inorganic nanostructure 180 (S20).

마지막으로, 초점 전자빔 제어부(190)가 무기물 나노 구조체(180)의 부분적 물성 변화에 대응하는 1 차원 또는 2 차원의 패턴을 형성하기 위해 나노 규모 전자빔의 조사 위치를 제어함으로써(S30) 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체(180)의 물성 변화 방법의 일 실시예가 수행될 수 있다.Finally, the focal electron beam controller 190 controls the irradiation position of the nanoscale electron beam to form a one-dimensional or two-dimensional pattern corresponding to the partial physical property change of the inorganic nanostructure 180 (S30), thereby using the focal electron beam. An embodiment of the method of changing the physical properties of the inorganic nanostructure 180 may be performed.

아울러, 초점 전자빔 제어부(190)의 나노 규모 전자빔의 조사 위치 제어 단계(S30) 이후에는, 초점 전자빔의 조사 조건에 따른 무기물 나노 구조체(180)의 물성의 상관 관계를 분석하는 단계 및 그 분석 결과가 반영된 초점 전자빔을 다시 조사하는 단계가 추가될 수 있다. 이를 통해 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 원하는 바대로 변화시킬 수 있으며, 무기물 나노 구조체(180)의 물성을 나노 규모(nano size)에서 정량적으로, 그리고 정성적으로 제어할 수 있다.
In addition, after the irradiation position control step (S30) of the nano-scale electron beam of the focus electron beam control unit 190, the step of analyzing the correlation between the physical properties of the inorganic nanostructure 180 according to the irradiation conditions of the focus electron beam and the analysis result Irradiating the reflected focal electron beam may be added again. Through this, the physical properties of the inorganic nanostructures 180 may be changed as desired, and the physical properties of the inorganic nanostructures 180 may be quantitatively and qualitatively controlled at a nano size.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description. Also, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

100: 초점 전자빔 조사부
110: 전자빔 소스
120: 제1 집광렌즈
130: 조리개
140: 스티그메이터
150: 제2 집광렌즈
160: 기판
170: 패턴부
180: 무기물 나노 구조체
190: 초점 전자빔 제어부100: focus electron beam irradiation part
110: electron beam source
120: first condensing lens
130: aperture
140: stigmatizer
150: second condensing lens
160: substrate
170: pattern portion
180: inorganic nano structure
190: focus electron beam control unit

Claims (13)

무기물 나노 구조체;
상기 무기물 나노 구조체에 초점이 맺히도록 나노 규모 전자빔을 조사하는 초점 전자빔 조사부; 및
상기 무기물 나노 구조체의 나노 규모의 광학적 물성을 부분적으로 변화시키기 위해 상기 나노 규모 전자빔의 조사 위치를 제어하는 초점 전자빔 제어부;를 포함하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
Inorganic nanostructures;
A focal electron beam irradiator irradiating a nanoscale electron beam to focus on the inorganic nanostructure; And
Focusing electron beam control unit for controlling the irradiation position of the nano-scale electron beam in order to partially change the nano-scale optical properties of the inorganic nanostructures.
제 1항에 있어서,
상기 무기물 나노 구조체는 나노선 또는 나노 박막인 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
The method of claim 1,
The inorganic nanostructure is a physical property change device of the inorganic nanostructures using a focus electron beam, characterized in that the nanowires or nano thin film.
제 1항에 있어서,
상기 무기물 나노 구조체는 티타늄 디옥사이드(TiO2) 또는 징크 옥사이드(ZnO) 또는 실리콘 디옥사이드(SiO2)로 형성된 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
The method of claim 1,
The inorganic nanostructure is a physical property change device of the inorganic nanostructure using a focal electron beam, characterized in that formed of titanium dioxide (TiO 2 ) or zinc oxide (ZnO) or silicon dioxide (SiO 2 ).
제 1항에 있어서,
상기 초점 전자빔 조사부는 주사전자 현미경, 투과전자 현미경 및 전자빔 리소그래피 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
The method of claim 1,
The apparatus for changing the properties of an inorganic nanostructure using a focus electron beam, wherein the focus electron beam irradiator is one of a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, and an electron beam lithography apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 전자빔의 직경은 0 을 초과하고 1000 nm 이하로 초점화된 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
The method of claim 1,
Device for changing the properties of the inorganic nanostructures using a focusing electron beam, characterized in that the diameter of the electron beam is more than 0 and focused to 1000 nm or less.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 무기물 나노 구조체는 나노선이고,
상기 초점 전자빔 제어부는 상기 나노선을 따라 교대로 상기 전자빔이 조사되는 부분과 조사되지 않는 부분이 형성되도록 상기 조사 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
The method of claim 1,
The inorganic nanostructure is a nanowire,
The focal electron beam controller controls the irradiation position such that portions irradiated with the electron beam and portions not irradiated are alternately formed along the nanowires, and the physical property change device of the inorganic nanostructure using the focal electron beam.
제 1항에 있어서,
상기 무기물 나노 구조체는 나노 박막이고,
상기 초점 전자빔 제어부는 상기 나노 박막에 상기 전자빔이 조사되어 2차원 패턴을 형성하도록 상기 조사 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 장치.
The method of claim 1,
The inorganic nanostructure is a nano thin film,
The focal electron beam control unit changes the physical property of the inorganic nanostructure using the focal electron beam, characterized in that for controlling the irradiation position to form a two-dimensional pattern by irradiating the electron beam to the nano-film.
기판상에 무기물 나노 구조체가 제공되는 단계(S10);
초점 전자빔 조사부가 상기 무기물 나노 구조체에 초점이 맺히도록 나노 규모 전자빔을 조사하는 단계(S20); 및
초점 전자빔 제어부가 상기 무기물 나노 구조체의 부분적인 나노 규모의 광학적 물성 변화에 대응하는 1 차원 또는 2 차원의 패턴을 형성하기 위해 상기 나노 규모 전자빔의 조사 위치를 제어하는 단계(S30);를 포함하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법.
Providing an inorganic nanostructure on the substrate (S10);
Irradiating a nanoscale electron beam such that a focal electron beam irradiator focuses on the inorganic nanostructure (S20); And
A focus electron beam control unit controlling the irradiation position of the nanoscale electron beam to form a one-dimensional or two-dimensional pattern corresponding to a partial nanoscale optical property change of the inorganic nanostructure (S30); Method of changing the physical properties of inorganic nanostructures using electron beams.
삭제delete 제 9항에 있어서,
상기 나노 규모 전자빔의 조사 위치 제어단계(S30)에서,
상기 무기물 나노 구조체는 나노선이고, 상기 초점 전자빔 제어부는 상기 나노선을 따라 교대로 상기 전자빔이 조사되는 부분과 조사되지 않는 부분으로 형성된 상기 1 차원 패턴을 형성하도록 상기 조사 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법.
The method of claim 9,
In the irradiation position control step (S30) of the nano-scale electron beam,
The inorganic nanostructure is a nanowire, and the focal electron beam control unit controls the irradiation position to form the one-dimensional pattern formed of portions irradiated and portions not irradiated with the electron beam alternately along the nanowire. Method of changing the physical properties of inorganic nanostructures using a focus electron beam.
제 9항에 있어서,
상기 나노 규모 전자빔의 조사 위치 제어단계(S30)에서,
상기 무기물 나노 구조체는 나노 박막이고, 상기 초점 전자빔 제어부는 상기 나노 박막에 상기 전자빔이 조사되어 상기 2차원 패턴을 형성하도록 상기 조사 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 초점 전자빔을 이용한 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법.
The method of claim 9,
In the irradiation position control step (S30) of the nano-scale electron beam,
The inorganic nanostructure is a nano thin film, and the focus electron beam control unit changes the physical properties of the inorganic nanostructure using the focus electron beam, characterized in that for controlling the irradiation position so that the electron beam is irradiated to form the two-dimensional pattern. Way.
제 9항의 무기물 나노 구조체의 물성 변화 방법에 의해 나노 규모의 광학적 물성이 변화된 무기물 나노 구조체.The inorganic nanostructure in which the optical properties of the nanoscale are changed by the method of changing the physical properties of the inorganic nanostructure of claim 9.
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