KR101324478B1 - System and Method for Manufacturing High Aspect Ratio Nanowire Array using Multiple Nozzle - Google Patents
System and Method for Manufacturing High Aspect Ratio Nanowire Array using Multiple Nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- KR101324478B1 KR101324478B1 KR1020110042428A KR20110042428A KR101324478B1 KR 101324478 B1 KR101324478 B1 KR 101324478B1 KR 1020110042428 A KR1020110042428 A KR 1020110042428A KR 20110042428 A KR20110042428 A KR 20110042428A KR 101324478 B1 KR101324478 B1 KR 101324478B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nozzles
- raw material
- liquid raw
- substrate
- nanowire
- Prior art date
Links
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 claims description 20
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02587—Structure
- H01L21/0259—Microstructure
- H01L21/02603—Nanowires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Weting (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
본 발명은 국부성장기술에 적용을 위해 금속, 고분자, 복합재료 등의 3차원 고종횡비 나노 와이어를 다중 노즐을 이용해 어레이 형태로 제조할 수 있는 나노 와이어 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 나노 와이어 제조 시스템은, 반도체 재료에 형성된 복수의 노즐을 포함하고, 상기 반도체 재료의 가장자리를 따라 접합된 테두리 내부에 액상 원료를 담기 위한 펜(fountain pen) 형태의 다중 노즐, 및 상기 복수의 노즐을 통해 상기 액상 원료가 배출되도록 제어하는 원료 공급 제어부를 포함한다.The present invention relates to a nanowire manufacturing system and method capable of manufacturing three-dimensional high aspect ratio nanowires such as metals, polymers, and composite materials in an array form using multiple nozzles for application to local growth technology.
According to an aspect of the present invention, a nanowire manufacturing system includes a plurality of nozzles including a plurality of nozzles formed in a semiconductor material, and includes a nozzle (fountain pen) for holding a liquid raw material inside an edge bonded to an edge of the semiconductor material, And a raw material supply control unit controlling the liquid raw material to be discharged through the plurality of nozzles.
Description
본 발명은 나노 와이어를 제조하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 금속, 고분자, 복합재료 등의 3차원 고종횡비 나노 와이어 어레이를 다중 노즐을 이용하여 국부적, 선택적으로 제조할 수 있는 나노 와이어 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for manufacturing nanowires, and to a nanowire manufacturing system and method for locally and selectively manufacturing three-dimensional high aspect ratio nanowire arrays such as metals, polymers, and composites using multiple nozzles. It is about.
나노 기술이 발전하면서 벌크(bulk)한 재료와는 달리 우수한 특성을 가지는 3차원 나노 와이어는 전자, 의료/바이오, 환경, 에너지 등의 응용 분야에서 핵심적인 요소로 활용되고 있다. 이에 따라 나노 와이어를 제조하는 많은 기술들이 개발되고 있다. 나노 기술 초기에는 재료를 깎아서 구조체를 만드는 Top-down 방식이 많이 활용되었으나, 이 방식으로 제조할 수 있는 구조체의 크기는 제한적이므로, 최근에는 구조체를 성장시키는 Bottom-up 방식의 기술들도 활발히 연구되고 있다. As nanotechnology advances, 3D nanowires, which have excellent properties unlike bulk materials, are being used as key elements in applications such as electronics, medical / bio, environment, and energy. Accordingly, many techniques for manufacturing nanowires have been developed. In the early days of nanotechnology, the top-down method of cutting materials was used a lot, but the size of the structure that can be manufactured by this method is limited. Recently, the bottom-up method of growing the structure is also actively studied. have.
하지만, 현재까지 개발된 나노와이어 제조 기술들은 '선합성후 정렬' 기술이 주류를 이루고 있으며, 이와 같은 방식들은 진공 상태에서 공정이 진행되어야 하고 공정 단계가 복잡하며 이로 인해 공정 시간 및 공정 단가가 높아질 뿐만 아니라 정렬의 정확성도 떨어지는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해 '선정렬후 합성' 방식과 같은 역기법을 이용하는 기술도 연구되고 있으나, 대부분의 종래 기술들은 공정이 복잡할 뿐만 아니라 다양한 물질에 적용하기도 어려운 문제점을 안고 있다. However, the nanowire manufacturing technology developed to date is mainly composed of 'post-synthesis alignment' technology, and such methods require processing in a vacuum state, complicated process steps, and high process time and cost. In addition, there is a problem that the accuracy of the alignment is less. In order to improve this, techniques using reverse techniques such as 'post-alignment synthesis' have been studied. However, most conventional technologies have problems in that the process is not only complicated but also difficult to apply to various materials.
최근 들어, 도 1과 같이 펜(fountain pen) 형태의 노즐을 이용해 국부성장방법으로 나노 와이어를 제조할 수 있는 기술들이 개발되고 있으며 이 기술은 간단한 공정을 통하여 크기, 형태, 기능 등의 조절이 용이하고, 원하는 위치에 선택적으로 구조체를 정렬할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 기술에서 나노 와이어가 제조되는 기전은 크게 두 가지이다. 공정 중 형성된 용액 메니스커스에서 수분이 증발되어 고체 형태의 나노 와이어가 제조되거나, 용액 메니스커스 내부에서 화학 반응이 유도되어 나노 와이어가 만들어진다. 즉, 공정 중 노즐과 기판간에 형성되는 용액 메니스커스의 크기를 줄이는 것이 중요하다. Recently, technologies for manufacturing nanowires using a local growth method using a nozzle in the form of a pen (fountain pen), as shown in FIG. 1, have been developed, and this technology can be easily controlled in size, shape, and function through a simple process. And, there is an advantage that can selectively arrange the structure in the desired position. There are two main mechanisms by which nanowires are manufactured. Water is evaporated from the solution meniscus formed during the process to produce a nanowire in a solid form, or a chemical reaction is induced inside the solution meniscus to form a nanowire. In other words, it is important to reduce the size of the solution meniscus formed between the nozzle and the substrate during the process.
그러나, 이와 같은 종래의 펜(fountain pen) 형태의 노즐을 이용하는 방식은 어레이 형태의 나노 와이어를 제조하기 위하여 반복 공정이 요구되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있으며, 시스템의 특성 상 그 구조체들의 간격을 줄이는데 한계가 있으므로 제조된 와이어의 집적도를 높이는 데 어려움이 있다. 또한, 도 1과 같이, 종래의 펜(fountain pen) 형태의 노즐을 이용하는 방식에서는, 용액 메니스커스의 크기를 줄이는데 한계가 있어 나노 와이어들의 크기를 줄이거나 집적도를 향상시키기 어렵다는 문제점이 있다. 용액 메니스커스의 크기를 줄이기 위해서는 노즐 배출구의 크기와 용액 메니스커스 형성 시 노즐의 배출구에서 용액과 접촉되는 면적을 줄여야 하는데 보통 기존의 노즐은 글래스 튜브로 만들어지며 현재 수백 나노 미터 수준으로 배출구 크기를 줄일 수 있으나 그보다 더 작은 크기의 배출구 제작은 어려운 실정이며, 노즐의 배출구에서 용액과 접촉되는 면적의 조절이 불가능한 문제점이 있다. However, the conventional method of using a nozzle in the form of a pen (fountain pen) is a problem that the productivity is reduced because the iterative process is required to produce an array-type nanowire, there is a limit in reducing the spacing of the structures due to the characteristics of the system Since there is a difficulty in increasing the degree of integration of the manufactured wire. In addition, as shown in FIG. 1, in the conventional method using a nozzle in the form of a pen, there is a limit in reducing the size of the solution meniscus, so that it is difficult to reduce the size of the nanowires or improve the degree of integration. To reduce the size of the solution meniscus, it is necessary to reduce the size of the nozzle outlet and the area in contact with the solution at the nozzle outlet when forming the solution meniscus. Conventionally, conventional nozzles are made of glass tubes and are currently hundreds of nanometers in size. Although it is possible to reduce the size of the outlet smaller than that is difficult situation, there is a problem that it is impossible to control the area in contact with the solution in the outlet of the nozzle.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 반도체 실리콘으로 제작된 다중 노즐을 이용해 어레이 형태로 나노 와이어의 제조를 가능하게 하여 생산성을 높이며, 다중 노즐 끝에 각각 부리(beak)를 만들어 용액 메니스커스 형성 시 배출구에서 용액과 접촉되는 면적을 줄임으로써 용액 메니스커스를 국부적으로 작게 만들어 제조된 나노 와이어의 크기 및 집적도를 향상시킬 수 있는 나노 와이어 제조 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-described problems, an object of the present invention, to enable the production of nanowires in the form of an array using multiple nozzles made of semiconductor silicon to increase productivity, each beak ( provides a nanowire manufacturing system and method for improving the size and density of nanowires made by locally making the solution meniscus small by reducing the area of contact with the solution at the outlet when forming the solution meniscus. There is.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른, 나노 와이어 제조 시스템은, 반도체 재료에 형성된 복수의 노즐을 포함하고, 상기 반도체 재료의 가장자리를 따라 접합된 테두리 내부에 액상 원료를 담기 위한 펜(fountain pen) 형태의 다중 노즐; 및 상기 복수의 노즐을 통해 상기 액상 원료가 배출되도록 제어하는 원료 공급 제어부를 포함한다.First, to summarize the features of the present invention, a nanowire manufacturing system according to an aspect of the present invention, comprising a plurality of nozzles formed in the semiconductor material, and containing the liquid raw material inside the edge bonded along the edge of the semiconductor material Multiple nozzles in the form of a foul pen; And a raw material supply control unit controlling the liquid raw material to be discharged through the plurality of nozzles.
상기 복수의 노즐의 각각의 끝은 용액 메니스커스를 줄이기 위한 돌출된 부리를 포함한다.Each end of the plurality of nozzles includes a protruding beak to reduce the solution meniscus.
상기 반도체 재료는 Si으로 이루어지고, 반도체 공정의 식각을 통하여 상기 복수의 노즐과 상기 부리를 형성할 수 있다.The semiconductor material may be formed of Si, and the plurality of nozzles and the beak may be formed through etching of a semiconductor process.
상기 복수의 노즐의 각 배출구 직경은 수 나노미터, 예를 들어, 1nm 내지 500nm일 수 있다.Each outlet diameter of the plurality of nozzles may be several nanometers, for example, 1 nm to 500 nm.
상기 원료 공급 제어부는 펌프를 이용하여 상기 다중 노즐의 상부에서 압력을 가하여 상기 액상 원료를 상기 복수의 노즐을 통해 배출시켜 노즐의 부리와 기판 사이에 형성된 용액 메니스커스에서 수분 증발을 통해 상기 기판에 나노 와이어가 형성되도록 할 수 있다.The raw material supply control unit pressurizes the upper portion of the multiple nozzles using a pump to discharge the liquid raw material through the plurality of nozzles, thereby evaporating moisture from the solution meniscus formed between the beak of the nozzle and the substrate to the substrate. Nanowires may be formed.
또한, 상기 원료 공급 제어부는 포텐셔스탯(potentiostat)을 이용하여 상기 다중 노즐의 부리와 상기 기판 사이에 형성된 상기 액상 원료의 용액 메니스커스 내부에서 전기화학 반응을 유도하여 상기 기판에 나노 와이어가 형성되도록 할 수도 있다.In addition, the raw material supply control unit induces an electrochemical reaction in the solution meniscus of the liquid raw material formed between the beak of the multiple nozzle and the substrate using a potentiostat to form nanowires on the substrate. You can also
상기 액상 원료는 금속, 고분자 물질, 또는 이들의 복합재료를 포함할 수 있다.The liquid raw material may include a metal, a polymer material, or a composite material thereof.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 나노 와이어 제조 방법은, 반도체 재료에 형성된 복수의 노즐을 포함하고, 상기 반도체 재료의 가장자리를 따라 접합된 테두리 내부에 액상 원료를 담기 위한 펜(fountain pen) 형태의 다중 노즐을 이용하여, 상기 복수의 노즐을 통해 상기 액상 원료가 배출되도록 제어하여, 기판에 나노 와이어를 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the nanowire manufacturing method according to another aspect of the present invention includes a plurality of nozzles formed in the semiconductor material, and a pen (fountain pen) form for containing a liquid raw material inside the edge bonded along the edge of the semiconductor material. By using a plurality of nozzles, by controlling the liquid raw material is discharged through the plurality of nozzles, characterized in that to form a nanowire on the substrate.
본 발명에 따른 나노 와이어 제조 시스템 및 방법에 따르면, 반도체 실리콘으로 제작된 다중 노즐을 이용해 어레이 형태로 나노 와이어를 제조하여 생산성을 높일 수 있고, 다중 노즐 끝에 각각 부리(beak)를 형성하여 용액 메니스커스의 크기를 줄임으로써 크기는 줄고 집적도가 향상된3차원 고종횡비 나노 와이어를 제조할 수 있다. According to the nanowire manufacturing system and method according to the present invention, it is possible to increase the productivity by manufacturing nanowires in an array form using multiple nozzles made of semiconductor silicon, and to form a beak (beak) at each end of the multiple nozzles solution menis By reducing the size of the curse, three-dimensional high aspect ratio nanowires can be manufactured with reduced size and improved density.
도 1은 나노 와이어 제조를 위한 종래의 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 와이어 제조 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 도 3의 A부분의 확대도이다.
도 4b는 도 3의 A부분의 다른 실시예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 와이어 제조 시스템을 사용하여 제조된 나노 와이어 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 원료 공급 제어부가 펌프를 이용할 때의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 원료 공급 제어부가 포텐셔스탯(potentiostat)을 이용할 때의 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a conventional technology for manufacturing nanowires.
2 is a view for explaining a nanowire manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a multiple nozzle according to an embodiment of the present invention.
4A is an enlarged view of a portion A of FIG. 3.
4B is another embodiment of part A of FIG. 3.
5 is a view for explaining a nanowire array manufactured using a nanowire manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an operation when the raw material supply control unit of FIG. 1 uses a pump.
FIG. 7 is a diagram for describing an operation when the raw material supply controller of FIG. 1 uses a potentiostat.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 와이어 제조 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 나노 와이어 제조 시스템(100)은, 제어장치(110), 원료 공급 제어부(120), 카메라(130), 및 다중 노즐(140)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the
제어장치(110)는 기판 위에 나노 와이어를 형성하는 동안 원료 공급 제어부(120), 카메라(130), 및 다중 노즐(140)의 전반적인 동작을 제어한다. 사용자는 제어장치(110)를 통해 원료 공급 제어부(120), 카메라(130), 및 다중 노즐(140)의 동작을 제어하기 위한 명령들을 입력할 수 있으며, 기판 위에 나노 와이어를 형성하는 동안 카메라(130)가 촬영하는 영상을 LCD와 같은 디스플레이 장치를 통해 디스플레이 할 수 있다. 카메라(130)는 동영상을 촬영할 수 있는 CMOS 이미지 센서, 또는 CCD 이미지 센서를 장착한 디지털 카메라일 수 있다. The
다중 노즐(140)은 도 3과 같이 반도체 재료(예를 들어, Si)(141)에 형성된 복수의 노즐을 포함하고, 반도체 재료(예를 들어, Si)(141)의 가장자리를 따라 접합된 글래스(glass) 등의 재질로된 테두리(142)를 포함한다. 다중 노즐(140)의 테두리(142) 안에는 금속, 고분자 물질, 또는 이들의 복합재료 등의 액상 원료가 담기며, 다중 노즐(140)은 펜(fountain pen) 형태로 제조될 수 있다.The
도 4a와 같이, 다중 노즐(140)에 형성된 각 노즐의 끝은 돌출된 부리(beak)를 포함한다. 물론, 도 4b와 같이, 상기 돌출된 부리가 없을 수도 있지만, 도 4a와 같이, 돌출된 부리를 형성시킴으로써, 액상 원료가 배출 시 노즐의 배출되는 부분과의 접촉되는 면적의 크기를 줄임으로써 용액 메니스커스가 국부적으로 작게 형성되어 크기가 작고 집적도가 높은 3차원 고종횡비 나노 와이어를 제조할 수 있다. 즉, 부리가 없는 경우와 부리가 있는 경우의 최종적인 노즐 배출구의 크기가 갖더라도 부리가 있는 경우 용액 메니스커스의 국부화를 강화시킬 수 있는 것이다.As shown in FIG. 4A, the end of each nozzle formed in the
반도체 공정 상에서 PR(Photo Resist)를 도포하고 패턴하는 리소그래피 공정과 산성 또는 알카리성 용액을 이용한 습식 식각, 또는 RIE(Reactive Ion Etch)와 같은 건식 식각 방식을 통하여 반도체 재료(예를 들어, Si)(141)에 복수의 노즐과 부리를 형성할 수 있다. 이와 같은 반도체 공정을 통하여 반도체 재료(예를 들어, Si)(141)에 복수의 노즐과 부리가 형성되면, 글래스, 수지 등의 재질로된 테두리(142)를 반도체 재료(예를 들어, Si)(141)의 가장자리를 따라 접합함으로써, 펜 형태의 다중 노즐(140)을 제작할 수 있다. 반도체 공정의 미세 패턴 기술에 따라 다중 노즐(140)의 각 노즐의 직경은 수 나노미터까지도 가능하며, 예를 들어, 각 노즐의 직경을 1nm 내지 500nm까지 제작할 수 있다. A semiconductor material (eg, Si) 141 through a lithography process for applying and patterning a PR (Photo Resist) and a wet etching method using an acidic or alkaline solution or a dry etching method such as a reactive ion etching (RIE) in a semiconductor process. ), A plurality of nozzles and beaks can be formed. When a plurality of nozzles and beaks are formed in the semiconductor material (eg, Si) 141 through such a semiconductor process, the
다중 노즐(140)의 복수 노즐은 각 노즐이 일정 간격으로 배치되도록 1행(row) 이상으로 형성될 수 있다. 다중 노즐(140)의 복수의 노즐은 1차원 어레이 형태로 배치될 수도 있지만, 2차원 어레이 형태로 각 노즐이 일정 간격을 갖도록 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서는 H 모양의 어레이 형태로 노즐들이 배치되어 도 5와 같이 H 모양의 어레이 형태로 기판 위에 나노 와이어가 제조되도록 할 수도 있다. The plurality of nozzles of the
원료 공급 제어부(120)는 다중 노즐(140)의 노즐들을 통해 다중 노즐(140)에 담긴 액상 원료가 적절히 배출되도록 제어한다. 원료 공급 제어부(120)는 펌프의 공기압을 이용하거나 포텐셔스탯(potentiostat)을 이용하여 다중 노즐(140)에 담긴 액상 원료가 다중 노즐(140)의 노즐들을 통해 배출되면서 전기화학 반응을 통해기판 상에 나노 와이어가 형성되도록 할 수 있다. The raw material
예를 들어, 원료 공급 제어부(120)는 펌프를 포함할 수 있고, 도 6과 같이, 펌프를 이용해 다중 노즐(140)의 상부에서 압력(공기압)을 가하여 다중 노즐(140)에 담긴 액상 원료가 노즐들로 배출되도록 할 수 있으며, 이를 통해 용액 메니스커스를 만들고 이에 따라 다중 노즐(140)을 서서히 올리거나 이동시키면서 기판 상에 나노 와이어가 형성되도록 할 수 있다.For example, the raw material
또한, 원료 공급 제어부(120)는 포텐셔스탯(potentiostat)을 포함할 수 있고, 도 7과 같이, 포텐셔스탯(potentiostat)을 이용하여 액상 원료(금속, 고분자 물질, 또는 이들의 복합재료)와 접촉된 다중 노즐(140)의 상부에 마련된 소정 전극과 기판 사이에 전원을 인가할 수 있으며, 전원을 통해 일정 전압의 일정 전류가 공급되면 각 노즐 끝에서 배출구(또는 부리)와 기판 사이에 형성된, 액상 원료로 이루어진 용액 메니스커스 내에서 전기화학적 반응이 발생됨으로써 필요한 합성 물질이 생성되고, 이에 따라 다중 노즐(140)을 서서히 올리거나 이동시키면서 기판 상에 나노 와이어가 형성되도록 할 수 있다.In addition, the raw material
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 나노 와이어 제조 시스템(100)에서는, 반도체 재료(예를 들어, Si)으로 제작된 복수 노즐을 이용해 어레이 형태로 나노 와이어를 제조하여 생산성을 높일 수 있도록 하였으며, 각 노즐 끝에 각각 부리(beak)를 형성하여 용액 메니스커스 형성 시 배출구에서 용액과 접촉되는 면적을 줄임으로써 용액 메니스커스를 국부적으로 작게 만들어 제조된 나노 와이어의 크기 및 집적도를 향상시킬 수 있도록 하였다.As described above, in the
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
110: 제어 장치
120: 원료 공급 제어부
130: 카메라
140: 다중 노즐110: control unit
120: raw material supply control unit
130: camera
140: multiple nozzle
Claims (8)
상기 복수의 노즐을 통해 상기 액상 원료가 배출되도록 제어하는 원료 공급 제어부를 포함하고,
상기 복수의 노즐의 각각의 끝은 용액 메니스커스를 줄이기 위한 돌출된 부리를 포함하며, 반도체 공정의 식각을 통하여 상기 복수의 노즐과 상기 부리를 형성한 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 시스템.A plurality of nozzles including a plurality of nozzles formed in the semiconductor material, and having a shape of a pen to contain a liquid raw material in an edge bonded to an edge of the semiconductor material; And
A raw material supply control unit controlling the liquid raw material to be discharged through the plurality of nozzles;
Each end of the plurality of nozzles includes a protruding beak to reduce the solution meniscus, and the plurality of nozzles and the beak is formed through the etching of the semiconductor process.
상기 반도체 재료는 Si으로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 시스템.The method of claim 1,
And the semiconductor material is made of Si.
상기 복수의 노즐의 각 배출구 직경은 1nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 시스템.The method of claim 1,
Each outlet diameter of the plurality of nozzles is nanowire manufacturing system, characterized in that 1nm to 500nm.
상기 원료 공급 제어부는 펌프를 이용하여 상기 다중 노즐의 상부에서 압력을 가하여 상기 액상 원료를 상기 복수의 노즐로 배출시켜 기판에 나노 와이어가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 시스템.The method of claim 1,
The raw material supply control unit is a nano-wire manufacturing system, characterized in that the nanowires are formed on the substrate by applying a pressure from the upper portion of the multiple nozzle using a pump to discharge the liquid raw material to the plurality of nozzles.
상기 원료 공급 제어부는 포텐셔스탯(potentiostat)을 이용하여 상기 액상 원료와 접촉된 상기 다중 노즐의 상부 전극과 기판 사이에 전원을 인가하여, 상기 복수의 노즐 각각과 상기 기판 사이의 용액 메니스커스 내에서 발생하는 전기화학적 반응에 따라 상기 액상 원료가 합성된 물질을 상기 복수의 노즐로 배출시켜 상기 기판에 나노 와이어가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 시스템.The method of claim 1,
The raw material supply control unit uses a potentiostat to apply power between the upper electrode and the substrate of the multiple nozzles in contact with the liquid raw material, so that the solution meniscus between each of the plurality of nozzles and the substrate. According to the electrochemical reaction occurring in the nanowire manufacturing system, characterized in that to discharge the material synthesized with the liquid raw material to the plurality of nozzles to form a nanowire on the substrate.
상기 액상 원료는 금속, 고분자 물질, 또는 이들의 복합재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 시스템.The method of claim 1,
The liquid raw material is a nanowire manufacturing system comprising a metal, a polymer material, or a composite material thereof.
상기 복수의 노즐을 통해 상기 액상 원료가 배출되도록 제어하는 단계, 및
기판 상에 배출되는 상기 액상 원료에 의해 나노 와이어를 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 제조 방법.A plurality of nozzles formed in the semiconductor material through etching of the semiconductor process and a protruding beak for reducing the solution meniscus at each end of the plurality of nozzles, the liquid raw material inside the edge bonded along the edge of the semiconductor material By using multiple nozzles (fountain pen) to hold the,
Controlling the liquid raw material to be discharged through the plurality of nozzles, and
Forming nanowires by the liquid raw material discharged on a substrate
Nanowire manufacturing method comprising a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110042428A KR101324478B1 (en) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | System and Method for Manufacturing High Aspect Ratio Nanowire Array using Multiple Nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110042428A KR101324478B1 (en) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | System and Method for Manufacturing High Aspect Ratio Nanowire Array using Multiple Nozzle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120124647A KR20120124647A (en) | 2012-11-14 |
| KR101324478B1 true KR101324478B1 (en) | 2013-11-01 |
Family
ID=47509948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110042428A KR101324478B1 (en) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | System and Method for Manufacturing High Aspect Ratio Nanowire Array using Multiple Nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101324478B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103668367A (en) * | 2013-12-06 | 2014-03-26 | 宁波微极电子科技有限公司 | Manufacture method for micro-nano-structure array radiating fin |
| CN105047525A (en) * | 2015-03-20 | 2015-11-11 | 西北工业大学 | Manufacturing method of high aspect ratio flexible nanopillar array |
| KR20220136556A (en) | 2021-03-30 | 2022-10-11 | 한국기계연구원 | An apparatus for manufacturing a well plate using micro-scale additive processing and dispensing a solution, and a method for manufacturing a well plate and dispensing a solution using the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107963610B (en) * | 2016-10-20 | 2020-02-07 | 中国科学院物理研究所 | Spray printing arrangement method for single-orientation carbon nano-tubes |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100436602B1 (en) | 2002-06-05 | 2004-06-16 | (주)삼신크리에이션 | Electrospinning apparatus having multiple-nozzle and the method for producing nanofiber by using the same |
| JP2007158118A (en) | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Canon Inc | Method and device for applying nanowire solution |
| JP2010007202A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Mecc Co Ltd | Apparatus for producing nanofiber and method for producing nanofiber using the same |
| JP2010196236A (en) | 2009-02-02 | 2010-09-09 | Mecc Co Ltd | Nanofiber producing apparatus and method for producing nanofiber using the same |
-
2011
- 2011-05-04 KR KR1020110042428A patent/KR101324478B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100436602B1 (en) | 2002-06-05 | 2004-06-16 | (주)삼신크리에이션 | Electrospinning apparatus having multiple-nozzle and the method for producing nanofiber by using the same |
| JP2007158118A (en) | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Canon Inc | Method and device for applying nanowire solution |
| JP2010007202A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Mecc Co Ltd | Apparatus for producing nanofiber and method for producing nanofiber using the same |
| JP2010196236A (en) | 2009-02-02 | 2010-09-09 | Mecc Co Ltd | Nanofiber producing apparatus and method for producing nanofiber using the same |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103668367A (en) * | 2013-12-06 | 2014-03-26 | 宁波微极电子科技有限公司 | Manufacture method for micro-nano-structure array radiating fin |
| CN105047525A (en) * | 2015-03-20 | 2015-11-11 | 西北工业大学 | Manufacturing method of high aspect ratio flexible nanopillar array |
| KR20220136556A (en) | 2021-03-30 | 2022-10-11 | 한국기계연구원 | An apparatus for manufacturing a well plate using micro-scale additive processing and dispensing a solution, and a method for manufacturing a well plate and dispensing a solution using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120124647A (en) | 2012-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Seifert et al. | Additive manufacturing technologies compared: morphology of deposits of silver ink using inkjet and aerosol jet printing | |
| KR101324478B1 (en) | System and Method for Manufacturing High Aspect Ratio Nanowire Array using Multiple Nozzle | |
| Zou et al. | Tip-assisted electrohydrodynamic jet printing for high-resolution microdroplet deposition | |
| KR102087337B1 (en) | A method of making a stretchable and flexible device | |
| TWI318139B (en) | Method of coating | |
| KR101396737B1 (en) | Electrohydrodynamic printing and manufacturing | |
| CN102870193B (en) | Selectivity nano groups of grains assembling system and method | |
| Huang et al. | Controllable self-organization of colloid microarrays based on finite length effects of electrospun ribbons | |
| US20140368568A1 (en) | Liquid ejection apparatus, nanoimprint system, and liquid ejection method | |
| KR101235360B1 (en) | Manufacturing method of ceramic template having fine pattern | |
| TW200924576A (en) | Method for fabricating minute conductive structures on surfaces | |
| KR20120123300A (en) | Imprint lithography template | |
| US20090322218A1 (en) | One-Step Synthesis and Patterning of Aligned Polymer Nanowires on a Substrate | |
| CN109761191A (en) | A kind of nano-wire array preparation method | |
| CN102922890B (en) | Method for quickly forming patterning device through nano metallic material sedimentation | |
| US9456501B2 (en) | Nanowire grid structure having grid patterns and a sacrificial layer | |
| Huang et al. | Near-field electrospinning for 2D and 3D structuring: Fundamentals, methods, and applications | |
| CN102934027A (en) | Improved cantilevers for deposition | |
| EP1936713A2 (en) | An improved method for aligning elongated nanostructures | |
| WO2019119928A1 (en) | Inkjet printing device capable of controlling transport liquid to print patterned surface and printing method | |
| CN104538550B (en) | Method for manufacturing electrochemical transistor | |
| CN104803345B (en) | A kind of micro-nano structure manufacture device and method | |
| US11396196B2 (en) | Apparatus and methods for contact-printing using electrostatic nanoporous stamps | |
| KR101356010B1 (en) | Method for manufacturing nanostructure using 2-dimensional transfer layer, nanostructure manufactured by the same and application device comprising the same | |
| KR102040286B1 (en) | Method for manufacturing paper-based digital microfluidics platform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161027 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171026 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181023 Year of fee payment: 6 |