KR102489412B1 - 카드뮴 아세나이드 나노선 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디락 준금속 화합물인 카드뮴 아세나이드 나노선 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선은 디락 준금속 화합물로 자기센서, 광센서, 초전도체, 스핀트로닉스, 또는 양자컴퓨터 소자를 포함하는 전기전자소자에 사용될 수 있고, 전기저항이 매우 낮아 다양한 종류의 고성능 전자재료에 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선은 제조방법은 비교적 낮은 온도에서 저비용 공정으로 수행될 수 있다.

Description

카드뮴 아세나이드 나노선 및 이의 제조방법 {Cadmium Arsenide Nanowire and Preparation Method Thereof}
본 발명은 카드뮴 아세나이드 나노선 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기센서, 초전도체, 스핀트로닉스, 또는 양자컴퓨터 전기소자용 디락 준금속 화합물인 카드뮴 아세나이드 나노선 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 자기센서, 초전도체, 스핀트로닉스, 또는 양자컴퓨터 소자의 전기재료를 개발하는 연구가 활발하며, 고성능의 전기재료를 개발할 때의 핵심은 저항으로 인한 에너지 손실을 줄이는 것이다.
2차원(2D) 구조의 그래핀(graphene) 및 2D 그래핀과 같은 선형의 에너지 밴드 분산관계를 가질 수 있는 3차원(3D) 준금속은 전류가 가장자리나 표면에만 흐르고 내부에는 흐르지 않아 전기저항이 최소화되므로, 2D 그래핀과 3D 준금속에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 2D 그래핀과 3D 준금속은 저항이 최소화된 위상(topological) 절연체 또는 위상물질로도 불리운다.
3D 준금속의 가장 큰 특징은 보통의 물질의 전자가 질량을 갖는 것과 달리 3D 준금속의 전자는 마치 질량이 없는 것처럼 움직이는 것이다. 따라서, 3D 준금속의 전자는 자기장의 세기와 방향에 극도로 민감하게 반응한다.
카드뮴 아세나이드(Cd3As2), 소듐 비스뮤타이드(Sodium Bismuthide, Na3Bi) 등은 3D 디락 준금속(Dirac semimetal, DSM)으로 분류된다.
3D 디락 준금속(DSM)은 에너지띠가 항상 스핀 방향이 반대인 두 가지 상태가 동일 에너지로 이중 중첩(double degeneracy)을 이루며, 전도띠(conduction band)와 원자가띠(valence band)는 페르미 준위(Fermi level) 주변에서 원뿔형태의 디락콘(Dirac cone)을 형성한다.
또한, 상기 디락콘은 모든 운동량 방향에서 에너지가 동등한 하나의 점에서 대칭성에 의해 보호된 에너지 교차로 디락점(Dirac point)을 이룬다.
상기 디락점은 시간 역전 대칭(time-reversal symmetry) 또는 공간 반전 대칭(spatial inversion symmetry)이 깨지면서 운동량 공간에서 상기 디락점을 구성하는 디락콘들이 2개 혹은 4개로 분리되는 특징을 갖는다. 그 결과, 상기 디락 준금속(Dirac semimetal, DSM)은 위상 상전이(topological phase transition)로 바일 준금속(Weyl semimetal) 특성이 나타난다.
또한, 3D 디락 준금속은 2D 위상물질과 다르게 가장자리(edge)가 아닌 면(facet)에서 상기 특성을 갖는다.
그리고, 3차원 디락 준금속은 특이한 에너지 밴드 구조로 인해 뛰어난 캐리어 이동도(단결정의 경우 ~107 cm2/Vs at 5K)를 가지며 큰 자기저항(magnetoresistance, MR, 2000 %까지 변화)을 갖는다.
그리고, 3차원 디락 준금속은 Landau 양자화 및 Shubnikov-de Haas 효과 등과 같은 아주 흥미로운 자기적 양자 현상들을 나타내며, 이로 인해 많은 연구자들의 이목이 집중되고 있는 차세대 양자물질이다. 이러한, 3차원 디락 준금속은 스마트폰과 자기공명영상(MRI) 장치 등 다양한 분야에 쓰일 수 있는 자기 센서를 정밀하게 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 양자컴퓨터의 핵심물질로 부상되고 있으며 스핀트로닉과 같은 새로운 전자소자 개발을 앞당길 수 있는 물질이다.
최근에는 벌크 상태의 3차원 디락 준금속에서 더 나아가 나노 스케일의 제한된 차원을 갖는 1차원 나노 구조의 디락 준금속 또는 2차원 나노 구조의 디락 준금속의 개발에 관심이 커지고 있는 상황이다.
이러한 디락 준금속의 일종인 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)는 체중심 정방정계(body-centered tetragonal, bct) 결정상, 제1원시 정방정계(first primitive tetragonal, pt1) 결정상 및 제2원시 정방정계(second primitive tetragonal, pt2) 결정상으로 존재한다.
상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)의 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상은 상온 내지 220 ℃에서 존재하며, 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)의 상기 제1원시 정방정계(first primitive tetragonal, pt1) 결정상은 230 ℃ 내지 456 ℃에서 존재히고, 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)의 상기 제2원시 정방정계 (second primitive tetragonal, pt2) 결정상은 475 ℃ 내지 595 ℃에서 존재한다.
그 중, 상기 체중심 정방정계 (body-centered tetragonal, bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)에 대해 주로 연구되었다.
이론 계산 연구에서 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)의 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 및 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)의 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상은 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2)의 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상과 동일하게 디락점의 변성에 의해 3D 디락 준금속이 될 수 있음을 예측하였다.
그러나, 실험적으로 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2) 디락 준금속의 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상, 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상, 또는 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상을 서로 혼재하지 않고 각각의 결정상으로 순수하게 분리하여 합성한 연구는 아직 보고된 바 없다.
또한, 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2) 디락 준금속을 벌크가 아닌 1D 나노선으로 합성하면서, 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2) 디락 준금속의 상기 체중심 정방정계(bct), 상기 제1원시 정방정계(pt1), 또는 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상을 각각의 결정상으로 선택적으로 분리하여 합성하는 기술은 세계적으로 보고된 바 없다.
그리고, 캐리어 이동 경로와 같은 1차원 형태를 가지면서 나노 크기로 단면적을 줄인 카드뮴 아세나이드(Cd3As2) 나노선은 나노스케일 전자 부품에 적합한 소재이다.
따라서, 카드뮴 아세나이드 나노선이 갖는 캐리어 이동도, 자기 저항 및 양자 효과 등을 극대화할 수 있도록 카드뮴 아세나이드 나노선의 세 종류의 결정상(체중심 정방정계(bct) 결정상과 두 종류의 원시 정방정계(pt1, pt2) 결정상)을 각각의 결정상으로 순수하게 분리하여 합성하는 기술과 각 결정상의 결정 성장방향을 제어하는 기술의 확보가 시급하다.
중국 공개특허공보 제108109904호 중국 등록특허공보 제105006485호 중국 등록특허공보 제105490146호 중국 공개특허공보 제109586154호
본 발명은 단일 결정상으로 분리하여 합성한 카드뮴 아세나이드 나노선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정 성장방향을 제어할 수 있는 카드뮴 아세나이드 나노선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이러한 카드뮴 아세나이드 나노선을 저렴하게 생산할 수 있는 단순하고 경제적인 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예를 따르는 나노선은 디락 준금속(Dirac Semimetal) 화합물인 카드뮴 아세나이드 나노선을 포함한다.
본 발명의 실시예를 따르는 나노선은 단결정(single crystal)일 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 나노선의 결정상은 체중심 정방정계(bct) 결정상, 제1원시 정방정계(pt1) 결정상, 또는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상일 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 XRD 분석시 (224) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.0°내지 40.3°에서 나타나고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 공간군(space group)은 I41/acd 또는 I41cd 일 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 격자상수 a는 12.665 Å이고, 격자상수 c는 25.443 Å 일 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 결정성장방향은
Figure 112020053136150-pat00001
일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 XRD 분석시 (224) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.0°내지 40.3°에서 나타나고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 공간군(space group)은 P42/nbc 일 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 격자상수 a는 12.662 Å이고, 격자상수 c는 25.452 Å 일 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 결정성장방향은
Figure 112020053136150-pat00002
일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 XRD 분석시 (202) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (400) 피크의 회절각 2θ는 39.9°내지 40.2°에서 나타나고, (224) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 공간군(space group)은 P42/nmc 일 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 격자상수 a는 8.994 Å이고, 격자상수 c는 12.622 Å 일 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 결정성장방향은 [100]pt2 일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 나노선의 직경은 60 nm 내지 200 nm이고, 상기 나노선의 길이는 55 ㎛ 내지 300 ㎛ 일 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예를 따르는 상기 나노선을 구성하는 카드뮴 원소와 비소 원소는 상기 나노선에 골고루 분포되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 카드뮴 아세나이드 나노선 제조방법은
카드뮴 아세나이드 분말, 골드 박막이 증착된 실리콘 기판 및 온도 조절이 가능한 두 단계(1상 및 2상) 반응기로 구성된 전기로를 준비하는 단계;
상기 카드뮴 아세나이드 분말을 세라믹 보트에 투입한 후 상기 1상 반응기에 놓고, 상기 골드 박막 증착 실리콘 기판을 상기 세라믹 보트로부터 15 cm 내지 25 cm 떨어진 상기 2상 반응기에 놓는 단계;
전기로 내부에 아르곤 가스 또는 질소 가스의 비활성 가스를 반응시간 동안 300 내지 800 sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 공급하고, 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 온도는 350 ℃ 내지 800 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 온도는 250 ℃ 내지 600 ℃로 유지하면서 5분 내지 3시간 동안 합성하는 단계; 및
합성물을 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선을 수득하는 단계를 포함한다.
여기서, 본 발명의 실시예를 따르는 카드뮴 아세나이드 나노선 제조방법은 상기 골드 박막이 증착된 실리콘 기판의 골드와 상기 카드뮴 아세나이드 분말의 카드뮴의 몰비(Au:Cd)는 1:1 내지 1:3 일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예를 따르는 카드뮴 아세나이드 나노선을 포함하여 제조된 전기전자소자를 제공한다.
여기서, 상기 전기전자소자는 자기센서, 광센서, 초전도체, 스핀트로닉 또는 양자컴퓨터 소자를 포함할 수 있다.
본 발명은 카드뮴 아세나이드 나노선을 각각의 단일 결정상의 나노선으로 선택적으로 분리하여 합성할 수 있다.
또한, 본 발명은 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정성장방향을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선 및 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선 존재를 실험데이터로 규명할 수 있다.
또한, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선은 디락 준금속 화합물로 저항이 최소화되어 초전도체를 포함하여 다양한 종류의 고성능 전자재료에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선은 디락 준금속 화합물로 자기센서, 광센서, 스핀트로닉 소자에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선은 디락 준금속 화합물로 양자컴퓨터 핵심소자에 사용될 수 있다.
그리고, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선의 제조방법은 비교적 낮은 온도에서 저비용 공정으로 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예를 따르는 카드뮴 아세나이드 나노선의 화학기상수송법(Chemical Vapor Transport, CVT) 합성장비 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 체중심 정방정계(bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 X-선 회절(XRD, X-Ray Diffraction) 패턴이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 따르는 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 X-선 회절(XRD, X-Ray Diffraction) 패턴이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 따르는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 X-선 회절(XRD, X-Ray Diffraction) 패턴이다.
도 5a는 본 발명의 실시예를 따르는 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지이다.
도 5b는 본 발명의 실시예를 따르는 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 이미지이다.
도 5c는 본 발명의 실시예를 따르는 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 에너지분산형 X선 분광법(EDX, energy-dispersive X-ray spectroscopy) 원소 맵핑 결과와 라인 프로파일(Line profile) 분석 결과이다.
도 6은 본 발명의 실시예를 따르는 체중심 정방정계(bct) 결정상, 제1원시 정방정계(pt1) 결정상, 또는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 카드뮴 아세나이드 나노선의 단위격자와 결정학적 축의 상관관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예를 따르는 체중심 정방정계(bct) 결정상 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정성장방향 및 결정상을 투과전자현미경(TEM)으로 분석한 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴이다.
도 8은 본 발명의 실시예를 따르는 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정성장방향 및 결정상을 투과전자현미경(TEM)으로 분석한 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴이다.
도 9는 본 발명의 실시예를 따르는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정성장방향 및 결정상을 투과전자현미경(TEM)으로 분석한 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 문구 또는 문장에서 특별히 다르게 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명은 디락 준금속(Dirac Semimetal) 화합물인 카드뮴 아세나이드 나노선을 제공한다.
상기 카드뮴 아세나이드 나노선은 단결정(single crystal)일 수 있다.
여기서, 상기 카드뮴 아세나이드 나노선이 단결정(single crystal)인 것은 투과전자현미경(TEM)의 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴에서 전자빔이 단결정에 의해 회절되어 점 형상으로 분리되어 보이는 것으로부터 확인할 수 있다.
그리고, 상기 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정상은 체중심 정방정계(bct) 결정상, 제1원시 정방정계(pt1) 결정상, 또는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상일 수 있다.
본 발명에서 상기 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정상인 체중심 정방정계(bct) 결정상, 제1원시 정방정계(pt1) 결정상, 또는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상은 서로 혼재되지 않고 각각의 결정상으로 분리되어 합성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정상인 체중심 정방정계(bct) 결정상, 제1원시 정방정계(pt1) 결정상, 또는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 3종류의 결정상을 선택적으로 합성할 수 있다.
여기서, 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선은 bct-Cd3As2로 표기한다.
또한, 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선은 pt1-Cd3As2로 표기한다.
또한, 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선은 pt2-Cd3As2로 표기한다.
여기서, 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 XRD 분석시 (224) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.0°내지 40.3°에서 나타나고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나는 것일 수 있다.
그리고, 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 공간군(space group)은 I41/acd 또는 I41cd 일 수 있다.
또한, 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 격자상수 a는 12.665 Å이고, 격자상수 c는 25.443 Å 일 수 있다.
상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선의 결정성장방향은
Figure 112020053136150-pat00003
일 수 있다.
그리고, 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 XRD 분석시 (224) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.0°내지 40.3°에서 나타나고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나는 것일 수 있다.
상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 공간군(space group)은 P42/nbc 일 수 있다.
또한, 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 격자상수 a는 12.662 Å이고, 격자상수 c는 25.452 Å 일 수 있다.
상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선의 결정성장방향은
Figure 112020053136150-pat00004
일 수 있다.
그리고, 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 XRD 분석시 (202) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (400) 피크의 회절각 2θ는 39.9°내지 40.2°에서 나타나고, (224) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나는 것일 수 있다.
상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 공간군(space group)은 P42/nmc일 수 있다.
또한, 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 격자상수 a는 8.994 Å이고, 격자상수 c는 12.622 Å 일 수 있다.
상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선의 결정성장방향은 [100]pt2 일 수 있다.
그리고, 상기 나노선의 직경은 60 nm 내지 200 nm이고, 상기 나노선의 길이는 55 ㎛ 내지 300 ㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 나노선을 구성하는 카드뮴 원소와 비소 원소는 상기 나노선에 골고루 분포될 수 있다.
이하, 본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 카드뮴 아세나이드 나노선 제조방법은
카드뮴 아세나이드 분말, 골드 박막이 증착된 실리콘 기판 및 온도 조절이 가능한 두 단계(1상 및 2상) 반응기로 구성된 전기로를 준비하는 단계;
상기 카드뮴 아세나이드 분말을 세라믹 보트에 투입한 후 상기 1상 반응기에 놓고, 상기 골드 박막 증착 실리콘 기판을 상기 세라믹 보트로부터 15 cm 내지 25 cm 떨어진 상기 2상 반응기에 놓는 단계;
전기로 내부에 아르곤 가스 또는 질소 가스의 비활성 가스를 반응시간 동안 300 내지 800 sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 공급하고, 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 온도는 350 ℃ 내지 800 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 온도는 250 ℃ 내지 600 ℃로 유지하면서 5 분 내지 3 시간 동안 합성하는 단계; 및
합성물을 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선을 수득하는 단계를 포함한다.
여기서, 합성장비는 원통형 튜브 및 박막 기판이 들어갈 수 있는 전기로이며, 온도 조절이 가능한 두 단계 반응기인 1상 반응기 및 2상 반응기로 구성되어 있다.
먼저, 카드뮴 아세나이드 분말을 세라믹 보트에 담은 후 상기 1상 반응기의 원통형 튜브에 넣고, 상기 세라믹 보트로부터 15 cm 내지 25 cm 떨어진 상기 2상 반응기의 박막 기판이 들어갈 자리에 골드 박막 증착 실리콘 기판을 놓는다.
상기 골드 박막 증착 실리콘 기판의 골드 증착 두께는 3 nm 내지 20 nm 이다.
합성 반응시간 동안 전기로 내부에 아르곤 가스 또는 질소 가스의 비활성 가스를 300 내지 800 sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 공급한다.
그런 다음, 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 온도는 350 ℃ 내지 800 ℃. 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 온도는 250 ℃ 내지 600 ℃로 유지하면서 5 분 내지 3 시간 동안 합성한다.
그 후, 합성물을 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선을 수득한다.
여기서, 상기 카드뮴 아세나이드 나노선은 각 결정상에 따라 반응온도와 반응시간이 다를 수 있다.
먼저, 상기 체중심 정방정계(bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 1상 반응온도는 350 ℃ 내지 550 ℃ 이고, 2상 반응온도는 250 ℃ 내지 450 ℃ 이고, 반응시간은 30 분 내지 3 시간이다.
그리고, 상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 1상 반응온도는 400 ℃ 내지 600 ℃ 이고, 2상 반응온도는 300 ℃ 내지 500 ℃ 이고, 반응시간은 20 분 내지 2 시간이다.
또한, 상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 1상 반응온도는 450 ℃ 내지 800 ℃ 이고, 2상 반응온도는 350 ℃ 내지 600 ℃ 이고, 반응시간은 5 분 내지 1 시간이다.
따라서, 상기 3종류의 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선을 반응온도와 반응시간을 달리하며 각각의 결정상으로 선택적으로 분리하여 합성할 수 있다.
이때, 상기 골드 박막이 증착된 실리콘 기판의 골드와 상기 카드뮴 아세나이드 분말의 카드뮴의 몰비(Au:Cd)는 1:1 내지 1:3 일 수 있다.
특히, 상기 골드와 상기 카드늄의 몰비(Au:Cd)가 1:3 인 경우, 310 ℃ 부근에서 같이 녹는 현상(eutectic melting)이 일어난다.
여기서, 카드뮴 아세나이드 나노선의 합성 메커니즘은 골드가 촉매로 작용하는 VLS(Vapor-Liquid-Solid) 메커니즘이다. 즉, 상기 1상의 반응온도를 올리면 카드뮴 아세나이드 분말이 기화(vaporization)되어 아르곤 가스 또는 질소 가스의 비활성 가스가 밀어주는 방향으로 이동된다. 그리고, 실리콘 기판에 증착된 골드 필름은 온도가 올라가면 용해되어 액체(Liquid) 상태의 골드 촉매 나노입자를 만들게 된다. 이때, 기화상태의 카드뮴(Cd)이 액체상태의 골드(Au) 방울 표면에 흡착되면서 합금을 형성하고 용융된다.
그런 다음, 310 ℃ 부근에서 Au:Cd(몰비) = 1:3 일 때 같이 녹는 현상 (eutectic melting)이 일어난다.
그리고, 기화된 카드뮴 아세나이드 분말이 계속 공급되면 용융량이 증가되다가 한계치에 도달하게 되고, 한계치에 도달하면 포화된 카드뮴이 석출된다.
석출된 카드뮴은, 기화되어 생성된 비소(As) 가스와 골드 촉매 표면에서 반응하여 고체(Solid) 상태의 카드뮴 아세나이드 나노선을 형성한다.
여기서, 카드뮴 아세나이드 나노선의 직경은 골드 나노입자의 직경 크기에 의해 결정된다.
그리고, 기화된 카드뮴 아세나이드 분말을 계속 공급하면 카드뮴 아세나이드 나노선의 성장이 지속되지만, 카드뮴 아세나이드 나노선이 골드 박막이 증착된 실리콘 기판을 모두 덮게 되면, 기화된 카드뮴 아세나이드 분말이 골드 촉매에 도달하지 못하게 되면서 카드뮴 아세나이드 나노선의 성장이 멈추게 된다.
또한, 본 발명은 카드뮴 아세나이드 나노선을 포함하여 제조된 전기전자소자를 제공한다.
여기서, 상기 전기전자소자는 자기센서, 광센서, 초전도체, 스핀트로닉 또는 양자컴퓨터 소자를 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
<실시예>
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3과 본 발명의 비교예 1 내지 비교예 2의 카드뮴 아세나이드 나노선의 화학기상수송법(Chemical Vapor Transport, CVT) 합성장비 모식도이다.
도 1의 화학기상수송법 합성장비는 온도 조절이 가능한 두 단계 반응기인 1상 반응기 및 2상 반응기와 원통형 튜브 및 박막 기판이 들어갈 수 있는 전기로로 구성되어 있다. 상기 1상 반응기에는 카드뮴 아세나이드 분말을 장착하고, 상기 2상 반응기에는 골드 증착 실리콘 기판을 장착하여 미리 정해진 1상 반응기 반응온도, 2상 반응기 반응온도 및 반응시간 동안 합성한 후 상온까지 서서히 식혀 하기 실시예 및 비교예와 같이 카드뮴 아세나이드 나노선을 제조하였다.
<실시예 1> bct-Cd 3 As 2 나노선 제조
전구체인 카드뮴 아세나이드(Cd3As2, 99%, Alfa Aesar) 분말 100 mg을 세라믹 보트에 담은 후, 도 1의 상기 1상 반응기의 원통형 튜브에 넣고, 상기 세라믹 보트로부터 18 cm 떨어진 상기 2상 반응기의 박막 기판이 들어갈 자리에 5 nm 두께의 골드 박막이 증착된 실리콘 기판을 놓았다.
합성 반응시간 동안 반응기 내부에 아르곤 가스 또는 질소 가스의 비활성 가스를 500 sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 공급하였다.
그런 다음, 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 반응온도는 450 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 반응온도는 320 ℃로 유지하면서 반응시간 1 시간 동안 합성하였다.
그 후, 합성물을 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상인 체중심 정방정계(bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선(bct-Cd3As2 나노선)을 제조하였다.
<실시예 2> pt1-Cd 3 As 2 나노선 제조
도 1의 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 반응온도는 500 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 반응온도는 350 ℃로 유지하면서 반응시간 40 분 동안 합성하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성하고 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상인 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선(pt1-Cd3As2 나노선)을 제조하였다.
<실시예 3> pt2-Cd 3 As 2 나노선 제조
도 1의 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 반응온도는 650 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 반응온도는 450 ℃로 유지하면서 반응시간 10 분 동안 합성하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성하고 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상인 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선(pt2-Cd3As2 나노선)을 제조하였다.
<비교예 1> pt1-Cd 3 As 2 결정상 및 pt2-Cd 3 As 2 결정상이 혼재된 나노선 제조
도 1의 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 반응온도는 550 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 반응온도는 380 ℃로 유지하면서 반응시간 30 분 동안 합성하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성하고 상온까지 서서히 식혀 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 및 제2원시 정방정계(pt2) 결정상이 혼재된 카드뮴 아세나이드 나노선을 제조하였다.
<비교예 2> pt1-Cd 3 As 2 결정상 및 pt2-Cd 3 As 2 결정상이 혼재된 나노선 제조
도 1의 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 반응온도는 570 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 반응온도는 420 ℃로 유지하면서 반응시간 20 분 동안 합성하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성하고 상온까지 서서히 식혀 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 및 제2원시 정방정계(pt2) 결정상이 혼재된 카드뮴 아세나이드 나노선을 제조하였다.
카드뮴 아세나이드 나노선 특성 및 합성 조건
번호 결정상 1상 온도(℃) 2상 온도(℃) 반응시간(분)
실시예 1 bct-Cd3As2 450 320 60
실시예 2 pt1-Cd3As2 500 350 40
실시예 3 pt2-Cd3As2 650 450 10
비교예 1 pt1-Cd3As2,
pt2-Cd3As2 혼재		 550 380 30
비교예 2 pt1-Cd3As2,
pt2-Cd3As2 혼재		 570 420 20
<실험예>
<실험예> bct-Cd 3 As 2 나노선 XRD 측정
도 2는 상기 실시예 1에서 제조한 체중심 정방정계(bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 X-선 회절(XRD, X-Ray Diffraction) 패턴이다.
VESTA 프로그램(http://jp-minerals.org /vesta/en/)을 사용하여 bct 결정상의 계산된 XRD 패턴을 생성하였으며 격자 상수는 실험 데이터로 조정하였다. 상기 실시예 1에서 제조한 bct-Cd3As2 나노선의 격자상수 a는 12.665 Å, c는 25.443 Å로 이루어짐을 알 수 있었다. 확대된 오른쪽 (408)면과 (440)면의 피크는 Voigt function을 사용하여 피팅(fitting)하면 bct 계산값과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
도 2의 X-선 회절 데이터로부터 상기 실시예 1에서 제조한 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정상은 체중심 정방정계(bct) 결정상임을 확인할 수 있었다.
구체적으로, (224) 피크의 회절각 2θ는 24.28°로 측정되고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.15°로 측정되고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.24°로 측정되었다.
<실험예> pt1-Cd 3 As 2 나노선 XRD 측정
도 3은 상기 실시예 2에서 제조한 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 X-선 회절(XRD, X-Ray Diffraction) 패턴이다.
동일한 VESTA 프로그램(http://jp-minerals.org /vesta/en/)을 사용하여 pt1 결정상의 계산된 XRD 패턴을 생성하였으며 격자 상수는 실험 데이터로 조정하였다. 상기 실시예 2에서 제조한 pt1-Cd3As2 나노선의 격자상수 a는 12.662 Å이고, 격자상수 c는 25.452 Å로 이루어짐을 알 수 있었다. 확대된 오른쪽 (408)면과 (440)면의 피크는 Voigt function을 사용하여 피팅(fitting)하면 pt1 계산 값과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
도 3의 X-선 회절 데이터로부터 상기 실시예 2에서 제조한 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정상은 제1원시 정방정계(pt1) 결정상임을 확인할 수 있었다.
구체적으로, (224) 피크의 회절각 2θ는 24.28°로 측정되고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.15°로 측정되고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.25°로 측정되었다.
<실험예> pt2-Cd 3 As 2 나노선 XRD 측정
도 4는 상기 실시예 3에서 제조한 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선의 X-선 회절(XRD, X-Ray Diffraction) 패턴이다.
동일한 VESTA 프로그램(http://jp-minerals.org /vesta/en/)을 사용하여 pt2 결정상의 계산된 XRD 패턴을 생성하였으며 격자 상수는 실험 데이터로 조정하였다. 상기 실시예 3에서 제조한 pt2-Cd3As2 나노선의 격자상수 a는 8.994
Figure 112020053136150-pat00005
이고, 격자상수 c는 12.622
Figure 112020053136150-pat00006
로 이루어짐을 알 수 있었다. 확대된 오른쪽 (440)면과 (224)면의 피크는 Voigt function을 사용하여 피팅(fitting)하면 pt2 계산 값과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
도 4의 X-선 회절 데이터로부터 상기 실시예 3에서 제조한 카드뮴 아세나이드 나노선의 결정상은 제2원시 정방정계(pt2) 결정상임을 확인할 수 있었다.
구체적으로, (202) 피크의 회절각 2θ는 24.28°로 측정되고, (400) 피크의 회절각 2θ는 40.07°로 측정되고, (224) 피크의 회절각 2θ는 40.23°로 측정되었다.
또한, bct 결정상, pt1 결정상, 및 pt2 결정상의 피크는 서로 위치가 가깝지만 상대적인 세기(intensity)가 다르며, pt1 결정상 및 pt2 결정상의 시료 중 2θ = 17.3°, 20.9°, 26.2°, 33.2°, 54.8°에 있는 (102)/(212), (201)/(214), (212)/(216), (302)/(326), (207)/(724) 면들은 bct 결정상에서는 없는 피크로, pt1 결정상 및 pt2 결정상에 상대적으로 더 많은 피크가 포함되었음을 알 수 있었다.
<실험예> 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지 분석
도 5a는 상기 실시예 2에서 제조한 pt1-Cd3As2 나노선의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지이다. 상기 주사전자현미경(SEM) 이미지를 통해 상기 실시예 2의 pt1-Cd3As2 나노선이 실리콘 기판에 균일한 형태로 대량으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 2의 pt1-Cd3As2 나노선의 길이는 55 ㎛ 내지 300 ㎛ 이고, 평균 길이는 150 ㎛ 이였다.
<실험예> 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 이미지 분석
도 5b는 상기 실시예 2에서 제조한 pt1-Cd3As2 나노선의 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 이미지이다. 상기 투과전자현미경(TEM) 이미지를 통해 상기 실시예 2의 pt1-Cd3As2 나노선은 매끄러운 표면을 가졌음을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 2의 pt1-Cd3As2 나노선의 직경은 평균 130 nm 이였다.
<실험예> EDX 측정
도 5c는 상기 실시예 2에서 제조한 pt1-Cd3As2나노선의 에너지분산형 X선 분광법(EDX, energy-dispersive X-ray spectroscopy) 원소 맵핑 결과와 라인 프로파일(Line profile) 분석 결과이다.
에너지분산형 X선 분광법(EDX) 원소 맵핑 이미지로부터, 상기 카드뮴 아세나이드 나노선을 구성하는 카드뮴 원소와 비소 원소는 상기 나노선에 골고루 분포됨을 확인할 수 있었다.
또한, 에너지분산형 X선 분광법(EDX) 스펙트럼 분석 결과로부터, 상기 카드뮴 아세나이드(Cd3As2) 나노선을 구성하는 카드뮴 원소와 비소 원소의 몰비(Cd:As)는 3:2 임을 확인할 수 있었다.
<실험예> 카드뮴 아세나이드 나노선의 단위격자와 결정학적 축의 상관관계
도 6은 상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 bct-Cd3As2 나노선, pt1-Cd3As2 나노선, 또는 pt2-Cd3As2 나노선의 단위격자와 결정학적 축의 상관관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 bct, pt1, pt2 상의 단위격자와 [111]bct = [111]pt1 = [011]pt2, [221]bct = [221]pt1 = [021]pt2 인 결정학적 축의 상관관계를 보여준다. pt1 결정상은 bct 결정상과 동일한 방향의 격자를 갖는다. bct 격자상수는 pt2 결정상의 값의 두배에 가까우며 bct 단위격자의 파라미터 a (= b)는 pt2 단위격자에 대각선이며, abct = apt2 이다. 따라서 [111]bct 및 [221]bct 축은 각각 [011]pt2와 [021]pt2에 일치한다.
여기서, 상기 bct-Cd3As2 나노선의 공간군(space group)은 I41/acd 또는 I41cd 이다.
또한, 상기 pt1-Cd3As2 나노선의 공간군(space group)은 P42/nbc 이다.
또한, 상기 pt2-Cd3As2 나노선의 공간군(space group)은 P42/nmc 이다.
<실험예> bct-Cd 3 As 2 나노선의 결정성장방향 및 결정상의 TEM FET 이미지 및 SAED 패턴 분석
도 7은 상기 실시예 1에서 제조한 bct-Cd3As2 나노선의 결정성장방향 및 결정상을 투과전자현미경(TEM)으로 분석한 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴이다. 전체 bct-Cd3As2 나노선에 대해 동일한 SAED 패턴과 FFT 이미지를 생성했고, 점 형상의 회절점으로부터 단결정 특성을 확인했다.
도 7에서 보면, 상기 실시예 1의 bct-Cd3As2 나노선의 결정성장방향은
Figure 112020053136150-pat00007
이다.
<실험예> pt1-Cd 3 As 2 나노선의 결정성장방향 및 결정상의 TEM FET 이미지 및 SAED 패턴 분석
도 8은 상기 실시예 2에서 제조한 pt1-Cd3As2 나노선의 결정성장방향 및 결정상을 투과전자현미경(TEM)으로 분석한 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴이다. 전체 pt1-Cd3As2 나노선에 대해 동일한 SAED 패턴과 FFT 이미지를 생성했고, 점 형상의 회절점으로부터 단결정 특성을 확인했다.
도 8에서 보면, 상기 실시예 2의 pt1-Cd3As2 나노선의 결정성장방향은
Figure 112020053136150-pat00008
이다.
<실험예> pt2-Cd 3 As 2 나노선의 결정성장방향 및 결정상의 TEM FET 이미지 및 SAED 패턴 분석
도 9는 상기 실시예 3에서 제조한 pt2-Cd3As2 나노선의 결정성장방향 및 결정상을 투과전자현미경(TEM)으로 분석한 FFT(Fast Fourier Transform) 이미지와 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴이다. 전체 pt2-Cd3As2 나노선에 대해 동일한 SAED 패턴과 FFT 이미지를 생성했고, 점 형상의 회절점으로부터 단결정 특성을 확인했다.
도 9에서 보면, 상기 실시예 3의 pt2-Cd3As2 나노선의 결정성장방향은 [100]pt2이다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
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  18. 카드뮴 아세나이드 분말, 골드 박막이 증착된 실리콘 기판 및 온도 조절이 가능한 두 단계(1상 및 2상) 반응기로 구성된 전기로를 준비하는 단계;
    상기 카드뮴 아세나이드 분말을 세라믹 보트에 투입한 후 상기 1상 반응기에 놓고, 상기 골드 박막 증착 실리콘 기판을 상기 세라믹 보트로부터 15 cm 내지 25 cm 떨어진 상기 2상 반응기에 놓는 단계;
    전기로 내부에 아르곤 가스 또는 질소 가스의 비활성 가스를 반응시간 동안 200 내지 800 sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 공급하고, 상기 1상 반응기에 놓인 카드뮴 아세나이드 분말의 온도는 350 ℃ 내지 800 ℃, 상기 2상 반응기에 놓인 골드 박막 증착 실리콘 기판의 온도는 250 ℃ 내지 600 ℃로 유지하면서 5분 내지 3시간 동안 합성하여 합성물을 수득하는 단계; 및
    상기 합성물을 상온까지 서서히 식혀 단일 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선을 수득하는 단계를 포함하되,
    상기 카드뮴 아세나이드 나노선이 체중심 정방정계(bct) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선인 경우 상기 1상 반응기의 온도는 350 ℃ 내지 550 ℃로 조절하고, 상기 2상 반응기의 온도는 250 ℃ 내지 450 ℃로 조절하고, 반응시간은 30분 내지 3시간으로 조절하고,
    상기 카드뮴 아세나이드 나노선이 제1원시 정방정계(pt1) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선인 경우 상기 1상 반응기의 온도는 400 ℃ 내지 600 ℃로 조절하고, 상기 2상 반응기의 온도는 300 ℃ 내지 500 ℃로 조절하고, 반응시간은 20분 내지 2시간으로 조절하고,
    상기 카드뮴 아세나이드 나노선이 제2원시 정방정계(pt2) 결정상의 카드뮴 아세나이드 나노선인 경우 상기 1상 반응기의 온도는 450 ℃ 내지 800 ℃로 조절하고, 상기 2상 반응기의 온도는 350 ℃ 내지 600 ℃로 조절하고, 반응시간은 5분 내지 1시간으로 조절하고,
    상기 골드 박막이 증착된 실리콘 기판의 골드와 상기 카드뮴 아세나이드 분말의 카드뮴의 몰비(Au:Cd)는 1:3 인 것을 특징으로 하는,
    단결정(single crystal) 카드뮴 아세나이드 나노선 제조방법.
  19. 삭제
  20. 제19항에 따른 제조방법에 따라 제조한 디락 준금속(Dirac Semimetal) 화합물인 단결정(single crystal) 카드뮴 아세나이드 나노선.
  21. 제21항에 있어서,
    상기 단결정(single crystal) 카드뮴 아세나이드 나노선은 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선, 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선 또는 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선이고,
    상기 체중심 정방정계(bct) 결정상 나노선은 XRD 분석시 (224) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.0°내지 40.3°에서 나타나고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나고, 공간군(space group)은 I41/acd 또는 I41cd이고, 격자상수 a는 12.665 Å이고, 격자상수 c는 25.443 Å 이고, 결정성장방향은
    Figure 112023500101433-pat00020
    이고,
    상기 제1원시 정방정계(pt1) 결정상 나노선은 XRD 분석시 (224) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (408) 피크의 회절각 2θ는 40.0°내지 40.3°에서 나타나고, (440) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나고, 공간군(space group)은 P42/nbc이고, 격자상수 a는 12.662 Å이고, 격자상수 c는 25.452 Å 이고, 결정성장방향은
    Figure 112023500101433-pat00021
    이고,
    상기 제2원시 정방정계(pt2) 결정상 나노선은 XRD 분석시 (202) 피크의 회절각 2θ는 23.9°내지 24.6°에서 나타나고, (400) 피크의 회절각 2θ는 39.9°내지 40.2°에서 나타나고, (224) 피크의 회절각 2θ는 40.1°내지 40.4°에서 나타나고, 공간군(space group)은 P42/nmc이고, 격자상수 a는 8.994 Å이고, 격자상수 c는 12.622 Å 이고, 결정성장방향은
    Figure 112023500101433-pat00022
    인 것을 특징으로 하는
    카드뮴 아세나이드 나노선.
  22. 제21항에 따른 단결정(single crystal) 카드뮴 아세나이드 나노선을 포함하여 제조된 전기전자소자.
  23. 제23항에 있어서, 상기 전기전자소자는 자기센서, 광센서, 초전도체, 스핀트로닉 또는 양자컴퓨터 소자를 포함하는 전기전자소자.
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