KR101976939B1 - Functionalized metal oxide manufacturing method and uv sensor manufactured thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저를 이용하여 나노구조물의 산화에 따른 금속산화물을 제조하고, 금속산화물의 산화 과정을 모니터링하는 기능성 금속산화물 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자에 관한 것으로, 미리 패턴된 나노구조물에 후처리 공법을 이용하여 특정 부분에 산화를 진행할 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a functional metal oxide by which a metal oxide is produced by oxidation of a nanostructure using a laser and the oxidation process of the metal oxide is monitored and an electronic device manufactured thereby, Oxidation can proceed to a specific part using the treatment method.
Description
본 발명은 기능성 금속산화물 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저를 이용하여 나노구조물의 산화에 따른 금속산화물을 제조하고, 금속산화물의 산화 과정을 모니터링하는 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a functional metal oxide and an electronic device manufactured thereby, and more particularly, to a method for manufacturing a metal oxide by oxidation of a nanostructure using a laser, To an electronic device manufactured by the method.
산화물 반도체 기술은 기존의 실리콘(Si) 기반의 소자와 비교해 보았을 때, 여러 가지 이점을 가지고 있다.Oxide semiconductor technology has several advantages when compared to conventional silicon (Si) based devices.
첫 번째 이점으로, 광학적 측면에서 산화물 반도체는 투명한 박막을 형성할 수 있다. 산화물 반도체와 비교되는 기존의 실리콘이나 갈륨비소(GaAs) 같은 반도체는 각각 1.2eV와 1.43eV의 밴드 갭(bandgap)을 가지고 있는데, 밴드 갭 이상의 에너지를 가지고 있는 가시광이 비춰지면 가전자대(valence band)의 전자가 전도대(conduction band)로 여기되는 현상으로 빛 에너지가 손실되고, 이로 인해 투과되는 빛 에너지가 줄어들게 된다. 이에 비해 산화아연(zinc oxide, ZnO), 산화제이갈륨(Ga2O3), 인듐주석산화물(In2O3), 산화주석(SnO2) 등의 산화물 반도체는 약 3.1eV 이상의 넓은 밴드 갭을 가지고 있으므로, 가시광의 흡수가 일어나지 않고 투과되어 투명한 디스플레이 소자로 이용 가능하다.As a first advantage, in the optical aspect, the oxide semiconductor can form a transparent thin film. Conventional semiconductors such as silicon and gallium arsenide (GaAs), compared with oxide semiconductors, have bandgaps of 1.2 eV and 1.43 eV, respectively. When visible light having energy above the bandgap is reflected, the valence band Is excited to the conduction band, and the light energy is lost, thereby reducing the transmitted light energy. In contrast, oxide semiconductors such as zinc oxide (ZnO), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), indium tin oxide (In 2 O 3 ), and tin oxide (SnO 2 ) have a wide band gap of about 3.1 eV or more Therefore, it can be used as a transparent display element by transmitting without visible light absorption.
두 번째 이점으로, 전기 및 전자적 측면에서 보면 산화물 반도체는 높은 운반자 이동도(high carrier mobility, 1100cm2/Vs)를 가지고 있어 전기적 성능 또한 우수하다는 특성을 가지고 있다.The second advantage is that the oxide semiconductor has high carrier mobility (1100 cm 2 / Vs) in terms of electrical and electronic aspects, and has excellent electrical performance.
세 번째 이점으로, 산화물 반도체는 상온에서도 다결정(polycrystalline) 및 단결정(monocrystalline) 구조를 가지고 있어, 별도의 열처리(annealing) 과정을 거치지 않고도 좋은 특성의 박막 트랜지스터 제작이 가능하다.The third advantage is that oxide semiconductors have polycrystalline and monocrystalline structures at room temperature, making it possible to fabricate thin film transistors with good characteristics without having to undergo a separate annealing process.
한편, 나노로드 및 나노와이어 등의 1차원 나노물질은 수 나노미터에서 수십 나노미터의 직경과 수백 나노미터에서 수 마이크로미터의 길이를 갖는 물질을 말하며, 이러한 1차원 나노물질은 기존의 벌크(bulk) 소재에서 볼 수 없었던 다양한 물리적 및 화학적 특성을 보이며, 이러한 특성을 이용한 나노소자 개발의 기본 소재로서 많은 응용이 기대되고 있다.On the other hand, one-dimensional nanomaterials such as nanorods and nanowires refer to materials having a diameter of several nanometers to several tens of nanometers and a length of several hundreds of nanometers to several micrometers. Such a one-dimensional nanomaterial is a bulk ) Exhibits various physical and chemical characteristics that can not be found in the material, and many applications are expected as basic materials for the development of nano devices using such characteristics.
이러한 금속산화물을 이용한 1차원 나노구조물들은 우수한 광 투과성, 큰 압전지수, UV 발광 특성을 나타내어 나노크기의 전자소자, 광소자, 센서를 구현하는 기본재로서 UV 발광 다이오드나 레이저 다이오드의 투명전극, 광전지소자, 광도파 및 가스센서 등의 여러 종류의 소자에 응용되고 있다. 따라서, 나노스케일의 소자들을 제조하는데 있어 금속산화물 나노구조물이 중요한 역할을 갖게 됨으로써, 고품질의 1차원 금속산화물 나노구조물들의 합성방법 및 개발에 많은 관심이 집중되고 있다.One-dimensional nanostructures using these metal oxides exhibit excellent light transmittance, large piezoelectric index and UV light emission characteristics, and are used as basic materials for implementing nano-sized electronic devices, optical devices, and sensors. They include UV light emitting diodes, transparent electrodes of laser diodes, Devices, optical wave and gas sensors, and the like. Accordingly, since metal oxide nanostructures play an important role in manufacturing nanoscale devices, attention has been focused on the synthesis and development of high-quality one-dimensional metal oxide nanostructures.
한국 등록특허 제101632622호는 '기능성 금속산화물의 솔더링 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자'에 관한 기술로, 레이저를 이용한 금속산화물 솔더링 방법을 개시한다.Korean Patent No. 101632622 discloses a method of soldering a functional metal oxide and a method of soldering a metal oxide using the laser.
다만, 한국 등록특허 제101632622호는 펄스 레이저를 이용한 수열합성에 의해서 특정한 위치에 특정한 형태의 나노구조물을 합성시키는 방법으로, 수열합성에 필요한 용액이 추가적으로 필요하다는 단점이 존재하였다. 또한, 상기 특허는 실시간으로 나노구조물의 합성 정도를 관측할 수 없다는 한계가 존재하였다. However, Korean Patent No. 101632622 discloses a method of synthesizing a specific type of nanostructure at a specific position by hydrothermal synthesis using a pulsed laser, and there is a disadvantage that a solution necessary for hydrothermal synthesis is additionally required. In addition, the patent has a limitation in that it is impossible to observe the degree of synthesis of nanostructures in real time.
본 발명의 목적은 레이저를 이용하여 특정한 위치에 특정한 형태의 나노구조물을 합성시키는 기능성 금속산화물 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a functional metal oxide production method for synthesizing a specific type of nanostructure at a specific position using a laser, and an electronic device manufactured thereby.
또한, 본 발명의 목적은 미리 패턴된 나노구조물에 후처리 공법을 이용하여 특정 부분에 산화를 진행하는 기능성 금속산화물 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자를 제공하고자 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing a functional metal oxide in which oxidation of a specific part is promoted by using a post-treatment method on a previously patterned nanostructure and an electronic device manufactured thereby.
또한, 본 발명의 목적은 금속패턴의 산화 과정을 실시간 모니터링하는 기능성 금속산화물 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a functional metal oxide that monitors the oxidation process of a metal pattern in real time and an electronic device manufactured thereby.
또한, 본 발명의 목적은 자외선 조사량에 따라 전류를 변화시킬 수 있는 기능성 금속산화물 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전자소자를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a functional metal oxide capable of changing the current according to an amount of ultraviolet radiation and an electronic device manufactured thereby.
본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 기판 상에 나노구조물을 형성하는 단계, 상기 나노구조물에 레이저(laser)를 조사하여 금속산화물을 형성하는 단계 및 상기 레이저에 의해 산화되는 상기 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 산화 과정을 모니터링하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes forming a nanostructure on a substrate, forming a metal oxide by irradiating the nanostructure with a laser, And monitoring the oxidation process.
상기 나노구조물은 탑다운(Topdown) 방식으로 패턴된 것일 수 있다. 또한, 상기 나노구조물은 적어도 일부에 레이저의 빛 에너지를 흡수하기 위한 광흡수층이 형성된 것일 수 있다.The nanostructures may be patterned in a top down manner. In addition, the nanostructure may have a light absorbing layer formed on at least a part thereof to absorb light energy of the laser.
상기 광흡수층은 금속 및 반도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것일 수 있다.The light absorption layer may be one selected from the group consisting of metals and semiconductors.
상기 레이저는 상기 기판이 실리콘 기판이고, 상기 나노구조물이 50nm 두께의 산화막이며, 상기 광흡수층이 40nm 두께의 텅스텐(tungsten) 흡수층이고, 상압일 경우, 상기 레이저의 피크 파워는 2mW/μm2 내지 5mW/μm2 범위에서 제어될 수 있다.The laser has a peak power of 2 mW / μm 2 to 5 mW (when the substrate is a silicon substrate, the nanostructure is an oxide film with a thickness of 50 nm, and the light absorption layer is a tungsten absorption layer with a thickness of 40 nm) / m < 2 >.
상기 금속산화물을 형성하는 단계는 상기 나노구조물의 특정 부분에 상기 레이저를 조사하여 상기 특정 부분에 대한 산화를 진행함으로써, 상기 금속산화물을 형성할 수 있다.The metal oxide may be formed by irradiating a specific portion of the nanostructure with the laser to oxidize the specific portion.
상기 모니터링하는 단계는 실시간으로 상기 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 초기 금속, 산화도중의 금속, 및 상기 형성된 금속산화물의 상기 산화 과정을 모니터링할 수 있다.The monitoring may monitor the change in the current of the metal oxide in real time to monitor the initial metal, the metal during oxidation, and the oxidation process of the formed metal oxide.
상기 모니터링하는 단계는 상기 조사되는 레이저에 의해 상기 초기 금속, 상기 산화도중의 금속, 및 상기 형성된 금속산화물 각각에서 발생되는 열에 의한 온도변화를 감지하여 모니터링할 수 있다.The monitoring may be performed by monitoring a temperature change due to heat generated in each of the initial metal, the metal during oxidation, and the metal oxide formed by the irradiated laser.
본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 전자소자는 기판 상에 나노구조물을 형성하는 단계 및 상기 나노구조물에 레이저(laser)를 조사하여 금속산화물을 형성하는 단계를 포함한다.The electronic device manufactured by the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes forming a nanostructure on a substrate and forming a metal oxide by irradiating the nanostructure with a laser.
상기 전자소자는 상기 레이저에 의해 산화되는 상기 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 산화 과정을 관측하는 관측 모듈(Source Measurement Unit; SMU)에 의해 모니터링될 수 있다.The electronic device may be monitored by a Source Measurement Unit (SMU) observing the oxidation process by observing the current change of the metal oxide oxidized by the laser.
상기 전자소자는 가스센서, 태양전지, 트랜지스터, 발광다이오드, 바이오센서, 광센서 및 광검출기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The electronic device may include at least one of a gas sensor, a solar cell, a transistor, a light emitting diode, a biosensor, an optical sensor, and a photodetector.
본 발명의 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 특정한 위치에 특정한 형태의 나노구조물을 합성시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to synthesize a specific type of nanostructure at a specific position using a laser.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 미리 패턴된 나노구조물에 후처리 공법을 이용하여 특정 부분에 산화를 진행할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the pre-patterned nanostructure can be subjected to oxidation at a specific portion using a post-treatment method.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 금속패턴의 산화 과정을 실시간 모니터링할 수 있다.Also, according to the embodiment of the present invention, the oxidation process of the metal pattern can be monitored in real time.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법을 수행하기 위한 레이저 묘화장치를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 산화 과정의 예를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 나노구조물 합성의 예를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 합성 결과에 대한 그래프를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 물성에 대한 결과 이미지 및 그래프를 도시한 것이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 특정 위치에서의 산화텅스텐의 물성에 대한 결과 이미지 및 그래프를 도시한 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 전기적 특성에 대한 결과 그래프를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 산화티타늄의 전기적 특성에 대한 결과 이미지 및 그래프를 도시한 것이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서에 대한 결과 그래프를 도시한 것이다.1 is a flow chart of a method for preparing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a laser imaging apparatus for performing a method of manufacturing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A through 3C illustrate an oxidation process according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C illustrate an example of nanostructure synthesis according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are graphs showing the results of the synthesis of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention.
7 shows a result image and a graph of physical properties of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention.
Figures 8A and 8B show the resulting images and graphs of the physical properties of tungsten oxide at specific locations in accordance with embodiments of the present invention.
FIGS. 9 and 10 show graphs of electrical characteristics of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 shows the resulting image and graph of the electrical properties of titanium oxide according to an embodiment of the present invention.
12 to 15 are graphs showing results of ultraviolet sensors manufactured by the method for producing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in the drawings denote the same members.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the viewer, the intention of the operator, or the custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법의 흐름도를 도시한 것이다.1 is a flow chart of a method for preparing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 단계 110에서 기판 상에 나노구조물을 형성한다.Referring to FIG. 1, in
이 때, 상기 기판은 실리콘 기판일 수 있으며, 상기 나노구조물은 탑다운(Topdown) 방식으로 패턴된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 탑다운 방식은 벌크(bulk) 재료로부터 에칭(etching)이나 리소그래피(lithography) 같은 방식을 이용하여 나노구조물을 만드는 것으로, 상기 나노구조물은 마이크로 단위의 구조체를 갖는 재료에 기계적 가공이나 열처리 또는 조합을 통해 형성될 수 있다. In this case, the substrate may be a silicon substrate, and the nanostructure may be patterned in a top-down manner. For example, the top-down method is to make a nanostructure from a bulk material using a method such as etching or lithography, and the nanostructure may be subjected to mechanical processing Heat treatment or a combination thereof.
본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법에 있어서, 단계 110 이전에 상기 나노구조물의 적어도 일부에 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 주석, 니켈, 크롬, 코발트, 텅스텐, 철 및 반도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 증착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이는 기판상에 나노구조물을 형성하기 전에 레이저를 흡수하기 위한 물질을 기판에 코팅하기 위한 단계로, 상기 물질들을 기판에 코팅하면 적은 레이저 파워로 금속산화물이 제조되기 충분한 온도를 얻을 수 있다는 장점이 있다. In the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention, at least a part of the nanostructure may be formed of gold, platinum, silver, copper, aluminum, tin, nickel, chromium, cobalt, tungsten, And a step of depositing a species selected from the group consisting of This is a step for coating a substrate with a material for absorbing a laser before forming a nanostructure on the substrate, and coating the substrate on the substrate has an advantage that a temperature sufficient to produce a metal oxide with a small laser power can be obtained .
또한, 상기 나노구조물은 적어도 일부에 레이저의 빛 에너지를 흡수하기 위한 광흡수층이 형성된 것일 수 있다. 상기 광흡수층은 레이저의 파장에 따라 다른 광흡수층을 형성하여 광흡수 효율을 증가시킬 수 있으며, 금속뿐만 아니라 반도체도 사용될 수 있고, 높은 자유전자를 가지는 물질이면 모두 사용될 수 있다. In addition, the nanostructure may have a light absorbing layer formed on at least a part thereof to absorb light energy of the laser. The light absorption layer can increase the light absorption efficiency by forming a light absorption layer different depending on the wavelength of the laser. Semiconductor as well as metal can be used, and any material having high free electrons can be used.
단계 120에서 나노구조물에 레이저(laser)를 조사하여 금속산화물을 형성한다. 이 때, 상기 레이저는 펄스 레이저(pulsed laser) 및 CW 레이저(Continuous Wave Laser, CW laser)일 수 있다. In
본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 실리콘 기판 상에 50nm 두께의 산화막과 40nm 두께의 텅스텐(tungsten) 흡수층이 증착되어 있고 상압일 경우, 상기 레이저의 피크(peak) 파워는 2mW/μm2 내지 5mW/μm2 범위인 것이 바람직하다. In the method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention, a 50 nm thick oxide film and a 40 nm thick tungsten absorption layer are deposited on a silicon substrate. When the pressure is at normal pressure, the peak power of the laser is 2 mW / is from 2 to 5mW / μm 2 range are preferred.
이에 따른, 단계 120은 펄스폭이 100ns 내지 3000ns의 범위에서 조절되며, 펄스의 듀티비(duty ratio)가 5% 내지 20%의 비율인 레이저를 나노구조물에 조사하는 단계일 수 있으며, 나노구조물의 특정 부분(일 부분)에 레이저를 조사하여 특정 부분에 대한 산화를 진행함으로써, 금속산화물을 형성할 수 있다.Accordingly, step 120 may be a step of irradiating the nanostructure with a laser whose pulse width is adjusted in the range of 100 ns to 3000 ns and whose duty ratio is 5% to 20% The metal oxide can be formed by irradiating a laser to a specific part (one part) to proceed oxidation to a specific part.
실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 단계 110 이전에 나노구조물의 패턴을 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 나노구조물의 패턴 제작에 있어 산화가 용이한 금속과, 산화가 매우 힘든 금속을 접목시켜 나노구조물을 제작할 수 있다. 이후, 단계 120에서, 산화가 용이한 금속과, 산화가 매우 힘든 금속이 접목된 나노구조물에 레이저를 조사(또는 레이저 금속 산화 방법)하여 특정 부분에만 금속산화물을 생성할 수 있다. 이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 특정한 위치에 특정한 형태의 나노구조물을 합성시킬 수 있으므로, 특정 부분에만 금속산화물을 생성하는 것을 더 정교하게 조정하는 것이 가능하다. According to an embodiment, the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention may further include a step of fabricating a pattern of the nanostructure before
이 때, 산화가 용이한 금속 및 산화가 매우 힘든 금속은 상대적일 수 있으며, 예를 들면, 금속 중 선택된 복수의 금속에 대해, 상대적으로 산화가 용이한 금속 및 상대적으로 산화가 매우 힘든 금속이 선택될 수 있다. At this time, metals that are easy to oxidize and metals that are extremely hard to oxidize may be relatively selected. For example, a metal that is relatively easy to oxidize and a metal that is relatively hard to oxidize are selected for a plurality of metals selected from the metals .
단계 130에서 레이저에 의해 산화되는 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 산화 과정을 모니터링한다. In
이 때, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 금속산화물의 산화를 위한 레이저뿐만 아니라, 금속 패턴의 산화 과정을 실시간으로 관측이 가능한 SMU(Source Measurement Unit, 이하에서는 '관측 모듈'이라 칭함)을 이용할 수 있다. In this case, the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention is not limited to a laser for oxidizing a metal oxide, but also an SMU (Source Measurement Unit, hereinafter referred to as an 'observation module' Quot;).
예를 들면, 단계 130은 관측 모듈을 이용하여 실시간으로 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 초기 금속, 산화도중의 금속 및 형성된 금속산화물 각각이 레이저에 의해 발산하는 열에 의한 온도 변화를 감지하고, 감지된 온도 변화에 따른 초기 금속, 산화도중의 금속 및 형성된 금속산화물 각각의 산화 과정을 모니터링하는 단계일 수 있다. For example, in
이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 단계 130을 통해, 초기 금속, 산화도중의 금속 및 형성된 금속산화물의 산화 과정을 실시간으로 관측하여 금속산화물을 제조하는 과정에 있어서의 오류 및 오차를 최소화할 수 있다. Accordingly, in the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention, an oxidation process of an initial metal, a metal during oxidation, and a formed metal oxide is observed in real- And error can be minimized.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법을 수행하기 위한 레이저 묘화장치를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a laser imaging apparatus for performing a method of manufacturing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법을 수행하기 위하여, 도 2와 같이 레이저 묘화장치를 사용할 수 있다. 상기 레이저 묘화장치는 레이저(laser)를 발생시킬 수 있는 레이저 묘화장치로, 레이저의 파워, 조사시간, 펄스폭, 포커싱 범위를 설정할 수 있도록 구성된다. 상기 레이저 묘화장치에서 발생된 레이저는 기판 상의 나노구조물로 조사될 수 있다.In order to carry out the method for producing a functional metal oxide according to the present invention, a laser drawing apparatus may be used as shown in FIG. The laser beam drawing apparatus is a laser beam drawing apparatus capable of generating a laser, and is configured to set the power, irradiation time, pulse width, and focusing range of the laser. The laser generated in the laser imaging apparatus can be irradiated with the nanostructure on the substrate.
또한, 상기 레이저 묘화장치는 관측 모듈(Source Measurement Unit; SMU)을 이용하여 기판 상의 나노구조물에 따른 초기 금속, 산화도중의 금속 및 형성된 금속산화물의 산화 과정을 관측할 수 있다. In addition, the laser imaging apparatus can observe an oxidation process of an initial metal, a metal in oxidation, and a metal oxide formed according to a nanostructure on a substrate by using an observation module (Source Measurement Unit; SMU).
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 산화 과정의 예를 도시한 것이다.FIGS. 3A through 3C illustrate an oxidation process according to an embodiment of the present invention.
보다 구체적으로, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 레이저가 조사되는 기판 상의 나노구조물의 예를 도시한 것이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 나노구조물의 산화 과정의 예를 도시한 것이며, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 금속산화물의 예를 도시한 것이다. More specifically, FIG. 3A shows an example of a nanostructure on a substrate to which a laser is irradiated according to an embodiment of the present invention, FIG. 3B shows an example of an oxidation process of a nanostructure according to an embodiment of the present invention And FIG. 3C shows an example of a metal oxide produced according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 관측 모듈(SMU, 320)을 이용하여 도 3a 내지 도 3c에 도시된 금속패턴의 산화 과정을 실시간으로 관측할 수 있다.The method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention can observe the oxidation process of the metal pattern shown in FIGS. 3A to 3C in real time using the observation module (SMU) 320.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 실리콘 기판 상에 50nm 두께의 산화막 및 40nm 두께의 텅스텐(tungsten) 흡수층이 증착되고, 증착된 산화막 및 흡수층 상에 형성된 초기 금속(330)에 저강도(Low Intensity)의 레이저(310)를 조사한다.Referring to FIG. 3A, a method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes depositing a 50 nm thick oxide film and a 40 nm thick tungsten absorption layer on a silicon substrate, depositing an oxide film and an initial metal (Low Intensity)
초기 금속(330)에 일정한 시간 동안 저강도의 레이저(310)를 조사한 후, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 고강도(High Intensity)의 레이저(310)를 조사하여 산화도중의 금속(340)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, a method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes irradiating a
이후, 도 3c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 저강도(Low Intensity)의 레이저(310)를 조사하여 최종적인 금속산화물(350)을 형성한다. 이 때, 산화도중의 금속(340) 및 최종적인 금속산화물(350)은 조사된 레이저(310)에 따른 산화텅스텐(tungsten oxide)에 의한 것일 수 있다. Referring to FIG. 3C, the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention irradiates a
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 관측 모듈(320)을 이용하여 레이저(310)에 의한 초기 금속(330), 산화도중의 금속(340) 및 최종적인 금속산화물(350) 각각에서의 전류의 변화를 감지하여 산화 과정을 실시간으로 관측한다. 이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 금속산화물의 산화 단계, 및 산화 과정을 모니터링할 수 있으며, 금속산화물을 제조하는 과정에 있어서의 오류 및 오차를 최소화할 수 있다.3A to 3C, a method of fabricating a functional metal oxide according to an exemplary embodiment of the present invention includes using an
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 나노구조물 합성의 예를 도시한 것이다.4A to 4C illustrate an example of nanostructure synthesis according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 특정 위치에서의 나노구조물의 예를 도시한 것이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 나노구조물을 산화시키는 예를 도시한 것이며, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 특정 형태 및 특정 위치에서 제조된 금속산화물의 예를 도시한 것이다. More specifically, FIG. 4A illustrates an example of a nanostructure at a specific position according to an embodiment of the present invention, FIG. 4B illustrates an example of oxidizing a nanostructure according to an embodiment of the present invention, 4c illustrate examples of metal oxides prepared in particular forms and specific locations according to embodiments of the present invention.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 실리콘 기판(410) 상에 텅스텐(tungsten) 흡수층(420)이 증착되고, 교차 부분인 특정 위치(430)에 나노구조물을 형성할 수 있다.4A, a method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes depositing a
이 때, 상기 나노구조물은 산화가 용이한 금속과, 산화가 매우 힘든 금속을 접목시켜 제작 특정 형태일 수 있으며, 기판(410) 상의 흡수층(420)이 교차되어 있는 특정 위치(430)에 형성될 수 있다. At this time, the nanostructure may be formed in a specific form by grafting a metal that is easy to oxidize and a metal that is very hard to oxidize, and may be formed at a
이후, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 특정 위치(430)에 형성된 특정 형태의 나노구조물에 레이저(440)를 조사하며, 레이저(440)에 따른 레이저 금속 산화 방법에 의해 특정 부분에만 금속산화물(450)을 생성할 수 있다. 이 때, 금속산화물(450)은 조사된 레이저(440)에 따른 산화텅스텐(tungsten oxide)일 수 있다.4B and 4C, a method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes irradiating a
즉, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 레이저(440)를 이용하여 특정 위치(430)에서 특정한 형태의 금속산화물(450)을 제조할 수 있다. 이 때, 본 발명은 나노구조물의 패턴 제작에 있어, 산화가 용이한 금속과 산화가 매우 힘든 금속을 접목시켜 제작하고, 제작된 나노구조물에 레이저(440)를 적용하면, 특정 부분에만 금속산화물(450)을 생성할 수 있으므로, 이에 따라 더 정교한 금속산화물(450)을 생성 및 조정할 수 있다. 4A to 4C, the method for fabricating a functional metal oxide according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of fabricating a specific type of
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 합성 결과에 대한 그래프를 도시한 것이다.5 and 6 are graphs showing the results of the synthesis of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저의 강도에 따른 산화텅스텐의 저항 및 온도에 대한 그래프를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저의 강도 및 조사 시간에 따른 산화텅스텐의 전류에 대한 그래프를 도시한 것이다. More particularly, FIG. 5 is a graph of resistance and temperature of tungsten oxide according to the intensity of laser according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the intensity of laser and the irradiation time FIG. 5 is a graph showing currents of tungsten oxide according to the present invention. FIG.
도 5를 참조하면, 레이저의 강도가 증가할수록 피크 온도(Peak temperature) 및 저항(Resistance)가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 0mW/μm2, 2.4mW/μm2, 2.5mW/μm2, 3.3mW/μm2 각각의 레이저 강도에서 조사 시간에 따른 전류 변화를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that as the intensity of the laser increases, the peak temperature and the resistance increase. In addition, it is possible to determine the current change according to the irradiation time 6, in 0mW / μm 2, 2.4mW / μm 2, 2.5mW /
즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 합성 비율(Insitu synthesis of tungsten oxide)은 조사되는 레이저의 강도에 의해 결정되며, 온도는 저항온도계수(Temperature Coefficient of Resistance; TCR)에 의해 추산되는 것을 확인할 수 있다. In other words, as shown in FIGS. 5 and 6, the synthesis ratio of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention is determined by the intensity of the irradiated laser, Coefficient of Resistance (TCR).
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 물성에 대한 결과 이미지 및 그래프를 도시한 것이다.7 shows a result image and a graph of physical properties of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention.
예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 실리콘 기판 상에 증착된 텅스텐 흡수층 상에 나노구조물을 형성하고, 형성된 나노구조물에 레이저를 조사하여 금속산화물을 형성한다. 이 때, 형성된 금속산화물은 조사된 레이저에 따른 산화텅스텐(tungsten oxide)일 수 있다.For example, a method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes forming a nanostructure on a tungsten absorption layer deposited on a silicon substrate, and irradiating the nanostructure with a laser to form a metal oxide. At this time, the formed metal oxide may be tungsten oxide depending on the irradiated laser.
도 7에 도시된 라만변이(Raman shift)에 따른 레이저의 강도(Intensity) 결과를 살펴보면, 약 750cm1 내지 850cm1 에서 고강도(High Intensity)를 보이는 것을 확인할 수 있다.The intensities of the laser according to the Raman shift shown in FIG. 7 are shown in FIG. 7, which shows a high intensity at about 750 cm 1 to 850 cm 1 .
즉, 도 7에 도시된 산화텅스텐의 물성(Material property of tungsten oxide)에 대한 결과 이미지 및 그래프를 살펴보면, 산화텅스텐은 약 750cm1 내지 850cm1 의 레이저 스팟(laser spot)에서 합성되는 것을 알 수 있다. That is, the resultant image and graph of the material property of tungsten oxide shown in FIG. 7 show that tungsten oxide is synthesized at a laser spot of about 750 cm 1 to 850 cm 1 .
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 특정 위치에서의 산화텅스텐의 물성에 대한 결과 이미지 및 그래프를 도시한 것이다.Figures 8A and 8B show the resulting images and graphs of the physical properties of tungsten oxide at specific locations in accordance with embodiments of the present invention.
보다 상세하게는, 도 8a 및 도 8b 각각에서의 결과 이미지 및 그래프는 특정 위치에서 특정 형태의 나노구조물을 합성시킨 결과를 도시한 것이다. More specifically, the resulting images and graphs in each of Figs. 8A and 8B illustrate the results of synthesizing certain types of nanostructures at specific locations.
예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 산화가 용이한 금속과 산화가 매우 힘든 금속을 접목시켜 나노구조물의 패턴을 제작할 수 있다. 이후, 실리콘 기판 상에 증착된 텅스텐 흡수층 상에 패턴된 나노구조물을 형성하고, 형성된 나노구조물에 레이저를 조사하여 특정 부분에만 금속산화물을 형성할 수 있다. 이 때, 형성된 금속산화물은 조사된 레이저에 따른 산화텅스텐(tungsten oxide)일 수 있다. For example, in the method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention, a pattern of a nanostructure can be fabricated by combining a metal that is easy to oxidize and a metal that is extremely difficult to oxidize. Thereafter, a patterned nanostructure is formed on the tungsten absorption layer deposited on the silicon substrate, and a laser is irradiated to the formed nanostructure to form a metal oxide only on a specific portion. At this time, the formed metal oxide may be tungsten oxide depending on the irradiated laser.
도 8a 및 도 8b에 도시된 라만변이(Raman shift)에 따른 레이저의 강도(Intensity) 결과를 살펴보면, 약 750cm1 내지 850cm1 에서 고강도(High Intensity)를 보이는 것을 확인할 수 있다.The Raman variation shown in Figures 8a and 8b Looking at the laser intensity (Intensity) in accordance with the result of the (Raman shift), it can be seen that at about 1 to about 750cm 850cm 1 showing a high intensity (High Intensity).
즉, 도 8a 및 도 8b에 도시된 산화텅스텐의 물성(Material property of tungsten oxide)에 대한 결과 이미지 및 그래프를 살펴보면, 산화텅스텐은 특정 위치(cross region)에서 합성될 수 있으며, 산화가 용이한 금속 및 산화가 매우 힘든 금속으로 제작된 나노구조물의 패턴에 의해 특정 부분에서만 합성될 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 레이저를 이용한 금속 산화 방법을 이용하여 특정 위치에서 특정 형태의 나노구조물을 합성시킬 수 있다. 8A and 8B, tungsten oxide can be synthesized in a specific region (cross region) and can be easily synthesized in a metal that is easily oxidized And may be synthesized only at specific sites by the pattern of the nanostructures made of metals that are very difficult to oxidize. Therefore, the present invention can synthesize a specific type of nanostructure at a specific position using a laser-based metal oxidation method.
이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 산화가 용이한 금속 및 산화가 매우 힘든 금속을 접목시켜 나노구조물을 제작하고, 제작된 나노구조물에 레이저 금속 산화 방법을 적용하여 특정 부분에만 금속산화물을 생성함으로써, 금속산화물을 더 정교하게 조정하는 것이 가능하다. Accordingly, in the method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention, a nanostructure is produced by grafting a metal that is easily oxidized and a metal that is very difficult to oxidize, and a laser metal oxidation method is applied to the fabricated nanostructure, It is possible to more precisely adjust the metal oxide.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 전기적 특성에 대한 결과 그래프를 도시한 것이다.FIGS. 9 and 10 show graphs of electrical characteristics of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 전압(Voltage)에 따른 전류(Current)에 대한 그래프를 도시한 것이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 산화텅스텐의 인듀어런스 사이클(endurance cycles)에 따른 저항(Resistance)에 대한 그래프를 도시한 것이다. More specifically, FIG. 9 is a graph showing a current according to a voltage of tungsten oxide according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a graph showing a current versus current of the tungsten oxide according to an embodiment of the present invention. And a graph showing resistance according to endurance cycles.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 기능성 금속산화물은 순서에 무관하게 향상된 전기 전도성을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the functional metal oxide prepared by the method for preparing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention exhibits improved electrical conductivity regardless of the sequence.
또한, 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 2V의 읽기 전압(Read Voltage)에서 인듀어런스 사이클에 따른 고 저항 상태(HRS) 및 저 저항 상태(LRS)의 일정한 저항 값을 나타내는 것을 알 수 있다.10, a method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes a step of setting a constant resistance of a high resistance state (HRS) and a low resistance state (LRS) according to an induction cycle at a read voltage of 2 V, Quot; value ".
즉, 도 9 및 도 10를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 기능성 금속산화물의 전류 전압 특성은 바이폴라 저항 스위칭 동작(bipolar resistive switching behavior)을 나타내는 것을 확인할 수 있다.That is, referring to FIGS. 9 and 10, it can be seen that the current-voltage characteristics of the functional metal oxide prepared by the method for fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention exhibit a bipolar resistive switching behavior .
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 산화티타늄의 전기적 특성에 대한 결과 이미지 및 그래프를 도시한 것이다.Figure 11 shows the resulting image and graph of the electrical properties of titanium oxide according to an embodiment of the present invention.
예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법은 실리콘 기판 상에 증착된 텅스텐 흡수층 상에 나노구조물을 형성하고, 형성된 나노구조물에 레이저를 조사하여 금속산화물을 형성한다. 이 때, 형성된 금속산화물은 조사된 레이저에 따른 산화티타늄(titanium oxide)일 수 있다.For example, a method of fabricating a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention includes forming a nanostructure on a tungsten absorption layer deposited on a silicon substrate, and irradiating the nanostructure with a laser to form a metal oxide. At this time, the formed metal oxide may be titanium oxide according to the irradiated laser.
도 11에 도시된 라만변이(Raman shift)에 따른 레이저의 강도(Intensity) 결과를 살펴보면, 약 610cm1의 레이저 스팟(laser spot)에서 산화티타늄이 합성되는 것을 알 수 있다. The intensities of the laser according to the Raman shift shown in FIG. 11 indicate that titanium oxide is synthesized at a laser spot of about 610 cm 1 .
도 12 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서에 대한 결과 그래프를 도시한 것이다.12 to 15 are graphs showing results of ultraviolet sensors manufactured by the method for producing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서(UV sensor)의 원리를 도시한 것이며, 도 13은 자외선 센서의 파장(Wavelength)에 따른 반응도(Responsivity)에 대한 그래프를 도시한 것이다. 또한, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 자외선 센서의 조사 시간(time)에 따른 전류(Current)에 대한 그래프를 도시한 것이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 자외선 센서의 자외선 파워(UV power)에 따른 광전류(photocurrent)에 대한 그래프를 도시한 것이다.More specifically, FIG. 12 shows the principle of an ultraviolet sensor manufactured by the method for producing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows the reactivity according to the wavelength of the ultraviolet sensor Responsivity < / RTI > FIG. 14 is a graph showing a current according to an irradiation time (time) of an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a graph showing a relationship between the ultraviolet power UV power) of the photocurrent.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서는 산화티타늄(titanium oxide)의 광 특성(optical property)를 나타내고, 자외선의 조사량에 의해 변화되는 전기 전도도를 측정하여 기능성 금속산화물에 조사되는 자외선의 세기를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 12, the ultraviolet sensor manufactured by the method for preparing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention shows the optical property of titanium oxide and the electric conductivity, which is changed by the dose of ultraviolet rays, The intensity of the ultraviolet light irradiated to the functional metal oxide can be measured.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서는 약 300nm 내지 450nm의 파장에서 높은 반응도(Responsivity)를 보이는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 13, it can be seen that the ultraviolet sensor manufactured by the method for producing a functional metal oxide according to the embodiment of the present invention exhibits a high responsivity at a wavelength of about 300 to 450 nm.
또한, 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서는 자외선이 조사될 경우 전류가 증가되는 것을 확인할 수 있으며, 이와 같은 전류변화를 감지하여 자외선의 조사유무를 알 수 있다. 또한, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 금속산화물 제조 방법으로 제조된 자외선 센서의 자외선 조사 강도에 따른 광전류의 상관관계에 따라 도시하였으며, 자외선이 조사되지 않았을 경우 광전류가 낮은 것을 알 수 있으며, 자외선의 세기가 점차 증가할수록 자외선 센서의 광전류가 증가하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 14, the ultraviolet sensor manufactured by the functional metal oxide production method according to the embodiment of the present invention can confirm that the current increases when ultraviolet light is irradiated. When the ultraviolet light is irradiated, . 15 is a graph showing a correlation between photocurrents according to ultraviolet irradiation intensity of an ultraviolet sensor manufactured by the method for producing a functional metal oxide according to an embodiment of the present invention. It can be seen that the photocurrent is low when ultraviolet light is not irradiated , The photocurrent of the ultraviolet sensor increases as the intensity of ultraviolet light gradually increases.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in other ways than the described methods, Appropriate results can be achieved even if replaced or replaced by water.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
310, 440: 레이저
320: 관측 모듈
330: 초기 금속
340: 산화도중의 금속
350, 450: 최종적인 금속산화물(또는 형성된 금속산화물)
410: 기판
420: 흡수층
430: 특정 위치310, 440: Laser
320: Observation module
330: Initial metal
340: metal during oxidation
350, 450: The final metal oxide (or formed metal oxide)
410: substrate
420: absorbing layer
430: Specific location
Claims (11)
상기 나노구조물에 레이저(laser)를 조사하여 금속산화물을 형성하는 단계; 및
상기 레이저에 의해 산화되는 상기 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 산화 과정을 모니터링하는 단계를 포함하되,
상기 나노구조물은
산화작용 및 탈산화작용의 금속이 접목되어 탑다운(top-down) 방식으로 패턴된 것을 특징으로 하며,
상기 금속산화물을 형성하는 단계는
상기 나노구조물에서 산화작용의 금속으로 형성된 특정 부분에만 상기 레이저를 조사하여 상기 특정 부분에 대한 산화를 진행하여 상기 금속산화물을 형성하고,
상기 모니터링하는 단계는
상기 기판 상의 초기 금속에 조사되는 저강도(Low Intensity)의 레이저, 고강도(High Intensity)의 레이저에 의해 형성되는 산화도중의 금속, 및 저강도(Low Intensity)의 레이저에 의해 상기 형성된 금속산화물 각각에서 발생되는 열에 의한 온도변화를 감지하여 모니터링하는 기능성 금속산화물 제조 방법. Forming a nanostructure on a substrate;
Forming a metal oxide by irradiating the nanostructure with a laser; And
And monitoring the oxidation process by observing the current change of the metal oxide oxidized by the laser,
The nanostructure
Oxidizing and deoxidizing metals are grafted and patterned in a top-down manner,
The step of forming the metal oxide
The laser is irradiated to only a specific portion of the nanostructure formed of an oxidative metal to oxidize the specific portion to form the metal oxide,
The monitoring step
A low intense laser irradiated on the initial metal on the substrate, a metal being oxidized by a high intensity laser, and a laser of a low intensity, A method for manufacturing a functional metal oxide, which detects and monitors a temperature change due to heat generated.
상기 나노구조물은
적어도 일부에 레이저의 빛 에너지를 흡수하기 위한 광흡수층이 형성된 것을 특징으로 하는 기능성 금속산화물 제조 방법. The method according to claim 1,
The nanostructure
Wherein a light absorbing layer for absorbing light energy of a laser is formed at least in part.
상기 광흡수층은
금속 및 반도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 기능성 금속산화물 제조 방법. The method of claim 3,
The light-
Wherein the functional metal oxide is one selected from the group consisting of metals and semiconductors.
상기 레이저는
상기 기판이 실리콘 기판이고, 상기 나노구조물이 50nm 두께의 산화막이며, 상기 광흡수층이 40nm 두께의 텅스텐(tungsten) 흡수층이고, 상압일 경우, 상기 레이저의 피크 파워는 2mW/μm2 내지 5mW/μm2 범위에서 제어되는 것을 특징으로 하는 기능성 금속산화물 제조 방법. The method of claim 3,
The laser
Wherein the substrate is a silicon substrate, wherein the nanostructure is of the 50nm thick oxide film, when the light absorbing layer and a 40nm thick tungsten (tungsten) absorbing layer, pressure, peak power of the laser is 2mW / μm 2 to about 5mW / μm 2 Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
상기 모니터링하는 단계는
실시간으로 상기 금속산화물의 전류 변화를 관측하여 상기 초기 금속, 상기 산화도중의 금속, 및 상기 형성된 금속산화물 각각의 상기 산화 과정을 모니터링하는 기능성 금속산화물 제조 방법. The method according to claim 1,
The monitoring step
Observing the current change of the metal oxide in real time to monitor the oxidation of each of the initial metal, the metal during oxidation, and the formed metal oxide.
상기 나노구조물에 레이저(laser)를 조사하여 금속산화물을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 형성된 금속 산화물은
상기 기판 상의 초기 금속에 저강도(Low Intensity)의 레이저를 조사하는 단계, 고강도(High Intensity)의 레이저를 조사하여 산화도중의 금속을 형성하는 단계, 및 저강도(Low Intensity)의 레이저를 조사하여 상기 금속산화물을 형성하는 단계에 의해 형성되고, 상기 각 단계에서 발생되는 전류 변화에 의해 모니터링되며,
상기 나노구조물은
산화작용 및 탈산화작용의 금속이 접목되어 탑다운(top-down) 방식으로 패턴된 것을 특징으로 하고,
상기 금속산화물을 형성하는 단계는
상기 나노구조물에서 산화작용의 금속으로 형성된 특정 부분에만 상기 레이저를 조사하여 상기 특정 부분에 대한 산화를 진행하여 상기 금속산화물을 형성하는 방법으로 제조된 전자소자. Forming a nanostructure on a substrate; And
And irradiating the nanostructure with a laser to form a metal oxide,
The formed metal oxide
A step of irradiating an initial metal on the substrate with a laser of a low intensity, a step of forming a metal during oxidation by irradiating a laser of a high intensity, and a step of irradiating a low intensity laser Forming the metal oxide, monitoring by a current change occurring in each of the steps,
The nanostructure
Oxidizing and deoxidizing metals are grafted and patterned in a top-down manner,
The step of forming the metal oxide
Wherein the laser is irradiated to only a specific portion of the nanostructure formed of an oxidative metal to proceed oxidation of the specific portion to form the metal oxide.
상기 전자소자는
관측 모듈(Source Measurement Unit; SMU)에 의해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 전자소자.10. The method of claim 9,
The electronic device
Characterized in that it is monitored by a Source Measurement Unit (SMU).
상기 전자소자는
가스센서, 태양전지, 트랜지스터, 발광다이오드, 바이오센서, 광센서 및 광검출기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전자소자.10. The method of claim 9,
The electronic device
An electronic device comprising at least one of a gas sensor, a solar cell, a transistor, a light emitting diode, a biosensor, an optical sensor and a photodetector.
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| KR1020170109783A KR101976939B1 (en) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Functionalized metal oxide manufacturing method and uv sensor manufactured thereof |
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| D. Y. Lu et. al., "Raman spectroscopic study of oxidation and phase transition in W18O49 nanowires", Journal of Raman Spectroscopy. 2007. 38, pp. 176-180 |
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