KR101631854B1 - 나노 와이어 및 그 제조방법 - Google Patents

나노 와이어 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101631854B1
KR101631854B1 KR1020150127465A KR20150127465A KR101631854B1 KR 101631854 B1 KR101631854 B1 KR 101631854B1 KR 1020150127465 A KR1020150127465 A KR 1020150127465A KR 20150127465 A KR20150127465 A KR 20150127465A KR 101631854 B1 KR101631854 B1 KR 101631854B1
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인천대학교 산학협력단
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Abstract

나노 와이어 및 그 제조 방법을 제공한다. 상기 나노 와이어 제조 방법은 기판 상에 금속 나노 파티클을 형성하고, 상기 기판 상에 ITO를 포함하는 투명 전도체를 증착하여 상기 금속 나노 파티클 아래에 투명 전도체 나노 와이어를 성장시키는 것을 포함한다.

Description

나노 와이어 및 그 제조방법{Nano Wire and Method for fabricating the Same}
본 발명은 나노 와이어 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 투명하면서도 전도성이 큰 나노 와이어 및 그 제조방법에 관한 것이다.
ITO(Indium-tin-oxide)는 우수한 전도성 및 광학적 투명성에 의해서 투명 전도체 분야에서 널리 사용되는 물질이다. 이러한 전기적, 광학적 이점은 태양 전지, 디스플레이, 투명 전극 및 포토 디텍터 등의 응용 분야에서 필수적인 부분이다.
나노 단위의 구조의 디자인은 나노 구조의 광 반응성 표면의 확장 측면에서 자연스럽게 포토일렉트릭 장치에서 유망할 수 밖에 없다. 전기 전도성 금속 나노 와이어는 나노 단위의 배선에서 많은 양의 전류를 전달할 수도 있고, 필드 에미터나 마이크로스코피 팁으로 활용될 수도 있다. 그러나, 이러한 전기적 장점에도 불구하고, 광학적인 투명성의 한계 때문에 금속 나노 와이어의 활용은 제한적일 수 있다.
따라서, 전기적으로 전도성과 광학적으로 광 투과성을 모두 갖춘 나노 와이어에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
대한민국공개특허 제10-2010-0026931호(2010.03.10.)
대한민국공개특허 제10-2006-0098959호(2006.09.19)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기와 같은 문제점들을 극복하고 전도성과 광 투과성이 개선된 나노 와이어를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기와 같은 문제점들을 극복하고 전도성과 광 투과성이 개선된 나노 와이어 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어 제조 방법은 기판 상에 금속 나노 파티클을 형성하고, 상기 기판 상에 ITO를 포함하는 투명 전도체를 증착하여 상기 금속 나노 파티클 아래에 투명 전도체 나노 와이어를 성장시키는 것을 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어는 ITO 단결정을 포함하는 투명 전도체를 포함하고, 일 단부로부터 제1 방향으로 연장되는 바디(body) 및 상기 바디의 타 단부에 연결되고, Ni를 포함하는 팁(tip)을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어는 전기적 전도성과 광학적 광 투명성을 모두 갖출 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 c 부분을 확대한 도면이다.
도 10은 도 8의 d 부분을 확대한 도면이다.
도 11은 도 8의 e 부분을 확대한 도면이다.
도 12는 비교예 1의 파장에 따른 투과도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 실시예 1의 파장에 따른 투과도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 비교예 1 및 실시예 1의 온도에 따른 투과도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 15는 비교예 1 및 실시예 1의 온도에 따른 시트 저항을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어 제조 방법을 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 와이어 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다. 구체적으로, 도 2는 도 1의 A-A'로 자른 단면도이고, 도 7은 도 6의 B 방향에서 본 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 금속막(200)을 형성한다.
기판(100)은 예를 들어, 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 이와 달리, 기판(100)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 기판(100)은 금속 기판일 수 있다. 기판(100)은 실리콘게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다. 또는, 기판(100)은 베이스 기판 상에 에피층이 형성된 것일 수도 있다.
금속막(200)은 기판(100) 상에 컨포말하게(conformally) 형성될 수 있다. 금속막(200)은 추후에 금속 나노 파티클(200p)로 형성될 수 있다. 금속막(200)은 확산 속도가 큰 금속을 포함할 수 있다. 상기 확산 속도가 큰 금속은 예를 들어, Ni, Pt, W, Pd, Ag 및 Al 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 도 3을 참고하면, 금속막(200)에 급속 열처리(rapid thermal process, RTP)를 한다.
금속막(200)은 급속 열처리(300)에 의해서 형상 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속막(200)은 급속 열처리(300)에 의해서 금속 나노 파티클(200p)로 형성될 수 있다. 급속 열처리(300)는 500 내지 600℃에서 진행될 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
급속 열처리(300)는 5분 내지 30분 동안 수행될 수 있다. 급속 열처리(300)의 시간이 너무 짧거나 길면 나노 와이어(NW)의 성장이 제한될 수 있으므로 적절한 시간 동안 급속 열처리(300)를 수행해야 한다. 즉, 열처리 시간이 너무 짧으면, 증착된 금속 나노 파티클(200p)의 확산 현상이 부족하여, 투명 전도체(500)가 성장되지 않는다. 또한 열처리 시간이 너무 길면, 증착된 금속 나노 파티클(200p)의 결정화가 생기며, 금속 나노 파티클(200p)의 확산이 발생하지 않으므로, 투명 전도체(500)가 성장하지 않는다. 추후 실험예 2에서 상기 급속 열처리 시간의 범위에 대해서 자세히 설명한다.
이어서, 도 4를 참고하면, 기판(100) 상에 금속 나노 파티클(200p)이 형성될 수 있다.
금속 나노 파티클(200p)은 금속막(200)과 같이 Ni를 포함할 수 있다. 금속 나노 파티클(200p)은 나노 단위의 입자로서 각각의 크기는 서로 다를 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 투명 전도체(500)를 스퍼터링(400)으로 증착할 수 있다.
스퍼터링(sputtering)(400)의 출력 밀도(power density)는 1.23 내지 2.47W/cm2일 수 있다. 스퍼터링(400)의 출력 밀도가 너무 높으면 나노 와이어(NW)의 성장이 어려울 수 있다. 따라서, 출력 밀도를 적절히 하여 나노 와이어(NW)의 성장을 조절해야 한다. 추후 실험예 1에서 상기 출력 밀도의 범위에 대해서 자세히 설명한다.
스퍼터링(400)은 200 내지 800℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 출력 밀도와 마찬가지로 스퍼터링(400)의 온도도 나노 와이어(NW)의 성장에 중요한 조건일 수 있다. 스퍼터링(400)의 온도가 너무 낮으면 나노 와이어(NW)의 성장이 더딜 수 있다. 따라서, 적절한 온도에서 나노 와이어(NW)의 성장 공정을 진행해야 한다. 추후 실험예 3에서 상기 출력 밀도의 범위에 대해서 자세히 설명한다.
스퍼터링(400)의 증착 속도는 5 내지 30nm/min일 수 있다. 따라서, 만일 20분간 증착하는 경우에는 100 내지 600nm의 나노 와이어(NW)를 형성할 수 있다. 스퍼터링(400)의 증착 속도가 너무 높은 경우에는 나노 와이어(NW)의 성장이 어려울 수 있다. 즉, 스퍼터링(400)의 증착 속도를 조절하여 최적화된 조건으로 나노 와이어(NW)를 형성해야 한다. 스퍼터링(400)은 대략 10분 내지 20분간 증착할 수 있고, 이에 따라 나노 와이어(NW)의 높이는 50nm에서 600nm일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이, 스퍼터링(400)의 출력 밀도, 온도 및 증착 속도는 나노 와이어(NW) 성장에 매우 중요하고 필수적인 조건일 수 있다. 상기 조건 중 어느 하나라도 만족되지 않는 경우에는 나노 와이어(NW)의 성장이 어려울 수 있으므로, 공정 상의 모든 조건이 만족되어야 한다.
투명 전도체(500)는 빛이 투과할 수 있는 투명한 구조일 수 있다. 투명 전도체(500)는 또한, 전기가 통하는 전도체일 수 있다. 예를 들어, 투명 전도체(500)은 FTO(Fluorine doped tin oxide), ITO(Indium-tin-oxide), AZO(Aluminum-zinc-oxide), 산화주석(tin-oxide), 산화 인듐, Pt, Au 또는 IZO(Indium-zinc-oxide) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 투명 전도체(500)를 성장시켜 나노 와이어(NW)를 형성한다.
나노 와이어(NW)는 투명 전도체(500)와 금속 나노 파티클(200p)을 포함한다. 투명 전도체(500)는 기판(100) 상에 위치하고, 제1 방향 즉, 예를 들어 수직 방향으로 연장될 수 있다. 금속 나노 파티클(200p)은 투명 전도체(500)의 팁(tip) 부분에 위치할 수 있다. 즉, 금속 나노 파티클(200p)은 기판(100)과 접하지 않는 투명 전도체(500)의 단부에 형성될 수 있다. 투명 전도체(500)는 도시된 바와 같이, 기판(100)에서 멀어질수록 점점 폭이 줄어들 수 있다.
즉, 금속 나노 파티클(200p)의 아래에서금속 나노 파티클(200p)을 연속적으로 확산하여 투명 전도체(500)의 길이 성장을 유도할 수 있다.
도 6에서는 수직하게 도시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 7을 참조하면 나노 와이어(NW)의 연장 방향은 다양할 수 있다. 즉, 나노 와이어(NW)가 성장함에 따라 초기 방향에서 휘어지는 방향으로 형성될 수 있다.
실시예 1
SiO2이 코팅된 Si 및 유리 기판을 기판으로 사용하였다. 기판 상에 Ni을 증착하였다. Ni의 두께는 5nm으로 증착되었다. Ni은 상온에서 50sccm의 Ar 분위기에서 스퍼터링에 의해서 증착되었다. Ni을 나노 파티클 구조로 형성하기 위해서, 급속 열처리를 550℃에서 10분 동안 수행하였다. 이어서, ITO를 스퍼터링으로 증착하되, 스퍼터링의 출력 밀도는 1.23 내지 3.70 W/cm2이고, 스퍼터링 시간은 5 내지 20분이다. 또, 스퍼터링의 온도는 600℃로 하였다. 이 때, ITO의 형태학적 변화를 FESEM(field emission scanning electron microscope) 및 FETEM(field emission transmission microscope)으로 관찰하였다.
실험예 1
상기 실시예 1에서 ITO 증착을 위한 스퍼터링의 출력 밀도를 각각 1.23 W/cm2, 2.47 W/cm2 및 3.70 W/cm2으로 하고, 각각에 대해서 스퍼터링 시간을 10분과 20분으로 하여 6개의 샘플을 비교하였다.
10분간 1.23 W/cm2의 출력 밀도로 스퍼터링한 경우에는 금속 나노 파티클이 작고 짧은 나노 와이어가 형성되고, 20분간 1.23 W/cm2의 출력 밀도로 스퍼터링한 경우에는 10분의 샘플과 비교하여 뾰족한 형상의 나노 와이어가 형성되었다. 이러한 결과로 보면 ITO 나노 와이어의 성장은 증착 시간 및 두께에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 동일한 출력 밀도에서는 스퍼터링 두께는 증착 시간에 비례한다. 1.23 W/cm2의 출력 밀도에서는 ITO 나노 와이어의 증착 두께는 10분간 증착한 경우 87.8nm이고, 20분간 증착한 경우에는 170nm이다.
2배의 출력 밀도인 2.47 W/cm2에서도 각각 10분간 및 20분간 ITO 스퍼터링을 수행하였다. 10분간 증착한 경우에는 ITO의 나노 와이어의 두께는 157.6nm로서, 20분간 1.23 W/cm2의 출력 밀도로 스퍼터링한 경우와 유사하다. 20분간 증착한 경우에는, ITO의 두께는 315.1nm로서 더 두꺼워 지고, 두껍고 짧은 ITO 나노 와이어가 형성된다.
마지막으로, 3.70 W/cm2의 출력 밀도에서는 5분 및 10분간 스퍼터링하였다. 5분간 증착한 경우에는 ITO의 두께가 124.8nm로 형성되었다. 10분간 증착한 결과 ITO의 두께가 224.2nm로 형성되었다. 두 경우 모두 ITO 나노 와이어가 형성되지 못하여 ITO 나노 와이어의 형성 조건에서 벗어난 것으로 확인되었다. 다만, 굵고 짧은 나노구조체가 형성된다.
ITO 나노 와이어를 형성하기 위한 스퍼터링 증착율은 8.5 - 10.75 nm/min으로서, 1.23 W/cm2의 출력 밀도로 20분간, 2.47 W/cm2의 출력 밀도로 10분간 및 20분간 증착하는 것이 이에 해당된다. 3.70 W/cm2의 출력 밀도는 20 nm/min를 넘는 빠른 증착율을 가져오므로, ITO 나노 와이어가 아닌 ITO 필름의 형성 조건에 해당할 수 있다. 즉, 빠른 ITO 증착률은 표면 장력을 작게하여 큰 사이즈의 나노 구조체를 형성하므로 나노 와이어 대신 필름 타입의 나노 구조체를 형성할 수 있다.
실험예 2
Ni의 나노 파티클 형성의 공정이 나노 와이어 형성에 미치는 영향을 알아보기 위해서 Ni 나노 파티클 형성을 위한 급속 열처리의 온도를 550℃로 고정하고, 급속 열처리의 시간을 5 내지 30분으로 다양하게 하였다.
급속 열처리 시간에 따른 Ni의 형태학적 차이는 발견하기 어려우나, 다음 공정인 ITO 스퍼터링 이후에는 그 차이가 명확하게 확인되었다. RTP 챔버에서 급속 열처리를 5분간, 10분간, 20분간 및 30분간 수행한 샘플들은 이어서 스퍼터링 챔버에서 ITO 증착을 수행하였다. 이 때의 스퍼터링은 1.23 W/cm2의 출력 밀도로 10분간 600℃의 온도에서 수행되었다.
5분간 급속 열처리를 한 경우에는, 짧고 듬성듬성한 ITO 나노 와이어가 형성되었다. 이에 반해서, 30분간 급속 열처리를 한 경우에는 ITO 나노 와이어가 형성되지 않았다. 이는 열처리에 의한 Ni의 구조의 변화에 기인한 것으로 보인다. 초기 비정질 Ni 구조는 긴 시간의 열처리에 의해서 다결정으로 안정되고, 상기 안정된 구조는 스퍼터링으로 인한 Ni 확산 반응을 지연시킬 수 있다. 결과적으로 Ni 나노 파티클은 운동량을 잃고, 이에 따라 ITO 나노 와이어 대신에 ITO 필름이 형성될 수 있다. 따라서, 최적화된 급속 열처리 조건은 10분 동안 550℃의 온도로 수행되는 것으로 확인되었다.
실험예 3
ITO 나노 와이어 성장을 위해서 ITO 스퍼터링 공정의 최적의 온도를 찾기 위해서, 다른 조건은 고정시키고 다양한 온도에서 ITO 스퍼터링을 수행하였다. 모든 샘플에 대해서 Ni의 급속 열처리는 550℃에서 10분동안 수행하였다. ITO 스퍼터링의 출력 밀도는 20분간 1.23 W/cm2이다. 모든 샘플은 유사한 ITO 증착 두께를 가진다(약 170nm).
300℃에서의 ITO 스퍼터링을 수행한 경우, 아주 작은 흔적만이 ITO 증착 이후에 형성된다. 이에 반해, 550℃ 및 600℃에서 ITO 스퍼터링을 수행한 경우, 현저한 ITO 나노 와이어의 성장이 발견된다. 500℃에서 ITO 스퍼터링을 수행한 경우에는 짧은 ITO 나노 와이어가 형성된다. 따라서, ITO 나노 와이어의 형성을 위한 최적 온도가 존재함을 확인할 수 있다. 이는 나노 단위의 결정핵 생성 및 나노 와이어의 시발점을 위한 열적 자유 에너지(thermal free energy)에 따른 현상이다.
실험예 4
도 8 내지 도 11은 ITO 나노 와이어의 결정 구조를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 9는 도 8의 c 부분을 확대한 도면이고, 도 10은 도 8의 d 부분을 확대한 도면이다. 도 11은 도 8의 e 부분을 확대한 도면이다.
도 8 내지 도 11을 참고하면, 나노 와이어는 바텀 부분 및 바디 부분 및 팁 부분(Ni 팁 부분과 인접한) 모두 동일한 구조일 수 있다. 모든 영역에서 ITO 나노 와이어의 중심선에 따른 스페이스 디스턴스는 약 0.292nm일 수 있다. 이는 ITO 나노 와이어가 [110]의 성장 방향을 가지는 완전한 단결정임을 보여준다. 나노 와이어는 바텀 부분에서 팁 부분으로 갈수록 폭이 줄어들 수 있다. 즉, 바디의 형상이 바텀 부분의 폭이 가장 크고, 팁 부분과 가까워질수록 폭이 줄어드는 형상일 수 있다.
Ni 팁 부분은 ITO 나노 와이어 상에 형성될 수 있다. Ni 결정 구조의 Ni (111) 평면에 대응하는 스페이스 디스턴스는 0.203 nm이다. ITO 스퍼터링 공정 동안, Ni은 ITO 막에 의해 확산되고, 결과적으로 Ni 팁이 ITO 나노 와이어의 끝 부분에 형성될 수 있다. 주목할만한 점은, ITO 나노 와이어의 바텀 부분과 바닥 부분에는 Ni이 전혀 남아있지 않을 수 있다. 이는 Ni 원자들이 ITO 구조의 산소 결함(oxygen vacancies)을 통해 확산될 수 있다는 것을 암시한다. 이러한 계속적인 Ni의 확산은 ITO 나노 와이어의 성장을 따라 지속될 수 있고, Ni 원자는 ITO 나노 와이어의 팁 부분에 적층될 수 있다. 결과적으로 Ni에 의한 나노 와이어는 바디 영역에는 Ni의 성분이 전혀 없고, Ni 금속 팁을 가지는 ITO 나노 와이어일 수 있다.
비교예 1
비교예 1은 ITO 나노 와이어와 다르게 ITO 필름을 형성하여 광학 및 전기적 특성을 비교한다.
실험예 5
실시예 1 및 비교예 1의 투과도를 입사광의 파장에 따라 측정하였다. 도 12는 비교예 1의 파장에 따른 투과도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 13은 실시예 1의 파장에 따른 투과도를 설명하기 위한 그래프이다. 도 14는 비교예 1 및 실시예 1의 온도에 따른 투과도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 15는 비교예 1 및 실시예 1의 온도에 따른 시트 저항을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 실시예 1 및 비교예 1은 ITO의 증착시 상온(room temperature), 300℃, 400℃, 500℃ 및 600℃에서의 열처리에 따른 비교를 도시하고 있다. 실시예 1 및 비교예 1은 모두 온도가 높아짐에 따라 투과도가 향상되는 것을 보여준다. 온도에 따른 차이를 명확히 확인하기 위해서 도 14는 400nm 에서 1100nm 사이의 파장 범위에서의 투과도를 도시하였다. 도 14를 참고하면, 열처리의 온도에 따른 투과도의 향상은 명확하게 확인할 수 있다. 실시예 1은 비교예 1에 비해 다소 작은 투과도를 보인다. 그러나, 전기적 특성은 향상될 수 있다. 도 15를 참고하면, 시트 저항은 비교예 1에 비해 실시예 1이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
이상 실험예 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 200: 금속막
300: 급속 열처리 400: 스퍼터링
500: 투명 전도체

Claims (16)

  1. 기판 상에 제1 물질을 포함하는 금속 나노 파티클을 형성하되, 상기 기판과 상기 금속 나노 파티클은 서로 다른 물질을 포함하고, 상기 기판은 비전도성이고,
    상기 기판 상의 상기 금속 나노 파티클의 위치에 ITO를 포함하는 투명 전도체를 스퍼터링(sputtering) 방식으로 증착하여 상기 기판보다 돌출되는 투명 전도체 나노 와이어를 성장시키는 것을 포함하되, 상기 나노 와이어의 상부에는 상기 제1 물질을 포함하는 금속 팁이 형성되고,
    상기 나노 와이어는 상기 기판과 직접 접하고,
    상기 금속 나노 파티클은 Ni, Pt, W, Pd, Ag 및 Al 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 금속 나노 파티클은 비정질인 나노 와이어 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 파티클을 형성하는 것은,
    상기 기판 상에 금속막을 형성하고,
    상기 금속막을 급속 열처리(rapid thermal processing, RTP)하여 상기 금속 나노 파티클을 형성하는 것을 포함하는 나노 와이어 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 급속 열처리는 5분 내지 30분 동안 진행되는 나노 와이어 제조 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 급속 열처리는 500 내지 600℃에서 진행되는 나노 와이어 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 스퍼터링의 출력 밀도(power density)는 1.23 내지 2.47W/cm2인 나노 와이어 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 스퍼터링은 200 내지 800℃에서 수행되는 나노 와이어 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 스퍼터링 증착 속도(rate)는 5 내지 30nm/min인 나노 와이어 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 전도체 나노 와이어는,
    상기 기판으로부터 제1 거리에 있는 제1 부분과,
    상기 기판으로부터 상기 제1 거리보다 먼 제2 거리에 있는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분의 폭은 상기 제2 부분의 폭보다 큰 나노 와이어 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 투명 전도체 나노 와이어의 폭은 상기 기판에서 멀어질수록 점점 줄어드는 나노 와이어 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 전도체는 단결정(single crystal)인 나노 와이어 제조 방법.
  13. 비전도성 기판;
    제1 물질을 포함하지 않고, ITO 단결정을 포함하고, 상기 기판과 직접 접하는 일 단부로부터 제1 방향으로 연장되는 바디(body); 및
    상기 바디의 타 단부에 연결되어 상기 바디의 측면을 노출시키고, 상기 제1 물질을 포함하는 팁(tip)을 포함하되,
    상기 제1 물질은 Ni, Pt, W, Pd, Ag 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 나노 와이어.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 바디는 제1 폭을 가지는 제1 지점과, 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지는 제2 지점을 포함하되, 상기 제1 지점은 상기 제2 지점보다 상기 일 단부로부터 가까이 위치하는 나노 와이어.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 바디의 폭은 상기 일 단부에서 멀어질수록 점점 줄어드는 나노 와이어.
  16. 삭제
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