KR102608526B1 - 고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공중부유 나노와이어 구조체에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 나노와이어의 온도 분포를 균일하게 하여 반응 속도를 향상시켜 고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 기판; 상기 기판 상에 공중 부유되고, 제1 방향을 따라 연장된 다수의 나노와이어; 상기 다수의 나노와이어의 양 단에 각각 연결된 전극; 및 상기 다수의 나노와이어의 양 단부 상에 각각 배치되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장되고, 구동 시 상기 다수의 나노와이어의 양 단부로 열을 제공하는 발열 전극;을 포함한다.

Description

고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체{SUSPENDED NANOWIRE STRUCTURE CAPABLE OF HIGH-SPEED OPERATION}
본 발명은 공중부유 나노와이어 구조체에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 나노와이어의 온도 분포를 균일하게 하여 반응 속도를 향상시켜 고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체에 관한 것이다.
수소는 친환경에너지 캐리어이다. 수소는 일반 가솔린보다 2.6배 높은 연소에너지를 갖는다. 수소는 다양한 응용자동차, 에너지저장, 배터리 등에 이용되거나 이용될 예정으로서 현재 많은 연구가 진행되고 있다.
수소가스 센서는 수소가스를 센싱하는 센서이다. 수소가스는 무색무취의 가스로서 높은 폭발성(4~75% inair)을 갖기 때문에, 정확하고 빠르게 수소가스를 센싱할 수 있는 수소가스 센서가 필요하다.
도 1은 종래의 가스 센서와 U.S. DoE 기준 수소 센서 성능 지표를 보여준다.
일반적으로 팔라듐(Pd)은 수소와 선택적으로 활발히 반응하기 때문에 가스 센서로서 많이 활용되고 있다. 특히, 도 1의 상부 그림들과 같이, 팔라듐(Pd)을 활용한 나노 소재 나노와이어와 나노파티클 등은 높은 부피대 표면적 비율로 인해 우수한 가스 반응성을 가져 가스 센서에 많이 활용되고 있다.
하지만, 종래의 가스 센서는 여전히 수십 초(Sec) 수준의 느린 반응속도를 가져, U.S. DoE(Department of Energy) 수소 센서 성능 지표의 기준에 아직도 미치지 못하고 있다.
도 2 내지 도 3은 종래의 가스 센서의 고온 가열 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2에 도시된 종래의 가스 센서의 고온 가열 방식은 전극 설계가 고려되지 않은 구조로서, 마이크로 발열체 위에 감지 물질 형성된 구조이고, 도 3에 도시된 종래의 가스 센서의 고온 가열 방식은 발열체(히터)와 감지체가 수직 적층 구조이다.
도 4 내지 도 5는 종래의 공중부유 나노와이어 구조체를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4에 도시된 공중부유 나노와이어 구조체는 (특허문헌 1)에 개시된 것으로, 나노와이어를 공중에 안정적으로 부유하는 제작 기술과 설계가 개시되어 있다.
도 5를 참조하여 공중부유 나노와이어 구조체의 장점을 일반적인 나노와이어 구조체와 비교하여 설명하면, 일반적인 나노와이어 구조체의 다수의 나노와이어는 기판(substrate)의 상면에 배치되지만, 공중부유 나노와이어 구조체의 다수의 공중부유 나노와이어는 기판(substrate)의 상면으로부터 소정 간격 떨어져 공중에 부유되도록 배치된다.
일반적인 나노와이어 구조체의 경우, 다수의 나노와이어가 기판의 상면에 바로 접촉되어 있으므로, 외부 기체와의 접촉면적이 적고, 다수의 나노와이어에서 발생된 열이 기판으로 빠져나가기 쉽고, 계면 간섭(interfacial interference)이 생기는 문제가 있다. 반면, 공중부유 나노와이어 구조체의 경우, 다수의 공중부유 나노와이어가 기판의 상면 위에 떨어져 배치되므로, 외부 기체와의 접촉면적이 넓고, 다수의 공중부유 나노와이어에서 발생된 열이 기판으로 빠져나가기 어려워 효율적인 가열이 가능하며, 다수의 공중부유 나노와이어와 기판이 서로 독립적이어서 계면 간섭이 발생되기 어렵다. 특히, 기판에 의한 열적, 기계적, 전기적, 화학적 영향이 차단되는 특징이 있다.
도 6 내지 도 8은 팔라듐 재질의 나노와이어를 갖는 종래의 공중부유 나노와이어 구조체와 이의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6을 참조하면, 종래의 공중부유 나노와이어 구조체의 다수의 나노와이어들은 팔라듐 재질로 형성되고, 다수의 나노와이어들은 알루미늄 전극에 양단이 연결되어 있으며, 기판의 상면으로부터 공중에 떠 배치된다. 이러한 종래의 공중부유 나노와이어 구조체는 자가 가열 방식으로 고온 동작 시 빠른 반응 속도를 달성하고 있지만, 도 7에 도시된 바와 같이 80도가 넘는 높은 온도에서 동작하더라도 연전히 느린 반응속도를 갖는다.
도 8을 참조하면, 공중부유 나노와이어 구조체의 전체 반응 속도는 나노와이어에서 가장 온도가 낮은 부분에 의해 결정되기 때문에, 나노와이어 전체가 높은 온도로서 균일한 것이 중요하다.
KR 10-2218984 B1
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 동작 시 반응 속도를 높여 고속 동작이 가능한 공중부유 나노와이어 구조체를 제공한다.
또한, 고온에서 나노와이어 전체적으로 온도를 균일하게 할 수 있는 공중부유 나노와이어 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 기판; 상기 기판 상에 공중 부유되고, 제1 방향을 따라 연장된 다수의 나노와이어; 상기 다수의 나노와이어의 양 단에 각각 연결된 전극; 및 상기 다수의 나노와이어의 양 단부 상에 각각 배치되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장되고, 구동 시 상기 다수의 나노와이어의 양 단부로 열을 제공하는 발열 전극;을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 기판; 상기 기판 상에 공중 부유되고, 제1 방향을 따라 연장된 다수의 나노와이어; 상기 다수의 나노와이어의 양 단에 각각 배치된 제1 발열체용 전극; 및 상기 제1 발열체용 전극에 일 단이 연결되고, 상기 다수의 나노와이어와 수평 배치되며, 상기 다수의 나노와이어의 양 단부로 열을 제공하는 발열체;를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 의하면, 동작 시 반응 속도를 높여 고속 동작이 가능한 이점이 있다. 특히, 가스에 대한 센싱 속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 고온에서 나노와이어 전체적으로 온도를 균일하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 가스 센서와 U.S. DoE 기준 수소 센서 성능 지표를 보여준다.
도 2 내지 도 3은 종래의 가스 센서의 고온 가열 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 내지 도 5는 종래의 공중부유 나노와이어 구조체를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 팔라듐 재질의 나노와이어를 갖는 종래의 공중부유 나노와이어 구조체와 이의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 일 부분을 확대한 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 공중부유 나노와이어 구조체에서 발열 전극 길이에 대한 온도 변화에 관한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 공중부유 나노와이어 구조체의 A-A'으로의 단면도이다.
도 13은 종래의 수직 배열 공중부유 나노와이어 구조체와 도 11 내지 도 12에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 효과를 비교하기 위한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 일 부분을 확대한 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 공중부유 나노와이어 구조체에서 발열 전극 길이에 대한 온도 변화에 관한 그래프이다.
먼저, 도 8에 도시된 종래의 공중부유 나노와이어 구조체의 각 나노와이어에서 균일하지 않는 온도 분포가 생기는 이유는, 팔라듐(Pd) 재질의 나노와이어의 양 단에 연결된 전극을 통해 상기 나노와이어의 열이 손실되기 때문이다.
이러헌 문제점을 해결하기 위해, 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는 발열 전극을 도입하여 각 나노와이어의 양 단부에서 전극으로 손실되는 열을 보충할 수 있다.
도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 주된 열 손실 경로가 감소되므로 각 나노와이어의 전체적인 온도 분포가 종래의 공중부유 나노와이어 구조체보다 감소될 수 있다.
이하, 구체적으로 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 구조를 상세히 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 기판(100), 다수의 나노와이어(200), 전극(300), 발열 전극(450) 및 가열용 전극(400)을 포함할 수 있다.
다수의 나노와이어(200)는 기판(100) 위에 공중 부유되고 제1 방향을 따라 연장된다. 각 나노와이어(200)는 가스 감지 물질로 구성될 수 있다. 구체적으로 각 나노와이어(200)는 금속 재질로서, 예를 들어 팔라듐(Pd)로 구성될 수 있다. 또한, 각 나노와이어(200)는 반도체 물질로서, 예를 들어 금속 산화물(SnO2 ZnO) 또는 실리콘(Si)으로 구성될 수도 있다.
한편, 도 9에서는 다수의 나노와이어(200)를 필름(film) 형태로 도시되어 있으나, 이는 시뮬레이션을 위해 개략적으로 도시한 것이다.
전극(300)은 다수의 나노와이어(200)의 양 단에 각각 연결된다. 전극(300)은 각 나노와이어(200)의 일 단과 타 단에 각각 배치된다.
발열 전극(450)은 다수의 나노와이어(200)의 양 단부 상에 배치되며, 나노와이어(200)의 연장 방향인 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장된다. 도 9에서는 발열 전극(450)의 개수가 2개로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발열 전극(450)은 다수의 나노와이어(200)의 양 단부 각각에 둘 이상이 배치될 수도 있다.
가열용 전극(400)은 발열 전극(450) 양 단에 각각 연결된다. 가열용 전극(400)은 발열 전극(450)의 일 단과 타 단에 각각 배치된다.
도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 발열 전극(450)이 각 나노와이어(200)의 양 단부 상에 배치됨으로서, 구동 시 각 나노와이어(200)의 양 단부에서 전극(300)으로 손실되는 열을 보충할 수 있다. 각 나노와이어(200)의 양 단부에서 손실되는 열이 보충되므로, 각 나노와이어(200)의 구동 시 온도 분포를 전체적으로 균일하게 할 수 있다. 따라서, 각 나노와이어(200)에서의 가장 낮은 온도를 갖는 부분인 양 단부의 온도가 발열 전극(450)에 의해 높아지므로, 가스에 대한 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 각 나노와이어(200)의 양 단부 상에 각각 배치된 2개의 발열 전극(450) 사이에서 제2 방향을 따라 연장된 측정 전극(550)과, 상기 측정 전극(550) 양 단에 각각 연결된 측정용 전극(500)을 더 포함할 수 있다.
발열 전극(450)의 길이(Is)가 길어질수록 각 나노와이어(200)에서의 최고 온도와 최저 온도의 차이(이하, '온도 분포'라 함.)가 감소한다. 구체적으로, 도 10을 참조하면, 발열 전극(450)의 길이(Is)에 따른 온도 변화(△T) 그래프가 도시되어 있는데, 발열 전극(450)의 길이가 길어질수록 각 나노와이어(200)에서의 최고 온도와 최저 온도의 차이가 감소함을 확인할 수 있다. 여기서, 발열 전극(450)의 길이(Is)는 발열 전극(450)의 일 단으로부터 다수의 나노와이어(200) 중에서 일 측 가장자리에 배치된 나노와이어까지의 길이일 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 평면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 공중부유 나노와이어 구조체의 A-A'으로의 단면도이다.
도 11 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 기판(100), 다수의 나노와이어(200), 제1 발열체용 전극(300), 발열체(650), 제2 발열체용 전극(600)을 포함할 수 있다.
다수의 나노와이어(200)는 기판(100) 위에 공중 부유되고 제1 방향을 따라 연장된다. 각 나노와이어(200)는 가스 감지 물질로 구성될 수 있다. 구체적으로 각 나노와이어(200)는 금속 재질로서, 예를 들어 팔라듐(Pd)로 구성될 수 있다. 또한, 각 나노와이어(200)는 반도체 물질로서, 예를 들어 금속 산화물(SnO2 ZnO) 또는 실리콘(Si)으로 구성될 수도 있다.
한편, 도 11에서는 다수의 나노와이어(200)를 필름(film) 형태로 도시되어 있으나, 이는 시뮬레이션을 위해 개략적으로 도시한 것이다.
제1 발열체용 전극(300)은 다수의 나노와이어(200)의 양 단에 각각 연결된다. 제1 발열체용 전극(300)은 각 나노와이어(200)의 일 단과 타 단에 각각 배치된다. 제1 발열체용 전극(300)의 일 단부는 앵커(Anchor)에 의해 기판(100)에 고정될 수 있다.
발열체(650)는 다수의 나노와이어(200)의 양측에 각각 배치되며, 제1 발열체용 전극(300)에 연결된다. 발열체(650)와 다수의 나노와이어(200)는 수평 배치된다. 발열체(650)와 다수의 나노와이어는 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
발열체(650)는 다수의 나노와이어(200)의 양 단에 연결된 각 제1 발열체용 전극(300)에 일 단이 연결되고, 제1 방향으로 연장되어 소정의 길이를 가질 수 있다. 발열체(650)의 타 단에는 제2 발열체용 전극(600)이 배치될 수 있다. 제2 발열체용 전극(600)의 일 단부는 앵커(Anchor)에 의해 기판(100)에 고정될 수 있다.
발열체(650)는 다수의 나노와이어(200)와 함께 기판(100) 위에 공중부유된다.
발열체(650)의 재질은 열 전달이 우수한 금속일 수 있다. 예를 들어, 발열체(650)는 백금(Pt)일 수 있다.
발열체(650)는 제1 방향을 따라 연장된 나노와이어가 다수로 제2 방향으로 배열된 것일 수 있다. 도 11에서는 발열체(650)가 필름(film) 형태로 도시되어 있으나, 이는 시뮬레이션을 위해 개략적으로 도시한 것이다.
측정 전극(550')은 다수의 나노와이어(200) 상에 배치되고, 각 나노와이어(200)의 연장 방향인 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장된다. 측정 전극(550')은 모드 측정 전극으로서 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 4개로 구성될 수 있는데 이는 4 포인트 프로브(point-probe) 측정을 통해 정확한 측정을 위함이다. 도 11에서는 측정 전극(550')의 개수가 2개의 제1 측정 전극(550a)와 2개의 제2 측정 전극(550b), 총 4개로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 측정 전극(550')은 1개의 제1 측정 전극(550a)와 1개의 제2 측정 전극(550b)가 합해진 2개로 구성될 수도 있다.
도 10 내지 도 11에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는 구동 시, 제2 발열체용 전극(600), 발열체(650), 제1 발열체용 전극(300), 다수의 나노와이어(200), 제1 발열체용 전극, 발열체, 그리고 제2 발열체용 전극 순서로 전력이 인가되어 발열된다.
도 10 내지 도 11에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 발열체(650)와 다수의 나노와이어(200)가 수직 방향으로 배치되지 않고, 수평 방향으로 배치된다.
따라서, 도 10 내지 도 11에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는 발열체(650)와 가스 감지부인 다수의 나노와이어(200)를 수평 배치하여, 구동 시에 각 나노와이어(200)의 양 단 바로 옆에서 높은 온도의 열을 제공하므로, 다수의 나노와이어(200)가 전체적으로 균일한 온도 분포를 달성할 수 있다. 따라서, 각 나노와이어(200)에서의 가장 낮은 온도를 갖는 부분인 양 단부의 온도가 발열체(650)에 의해 높아지므로, 가스에 대한 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
추가적으로, 도 10 내지 도 11에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는, 발열체(650)의 일 부분과 제1 발열체용 전극(300)을 덮고, 상기 제1 발열체용 전극(300)과 다수의 나노와이어(200)를 전기적으로 절연시키는 절연체(700)를 더 포함할 수 있다. 절연체(700)의 일 가장자리부 상에 다수의 나노와이어(200)의 일 단부가 배치된다. 이러한 구조에 의해 다수의 나노와이어(200)가 절연체(700)에 의해 지지되어 공중부유될 수 있다. 절연체(700)는 열과 전기를 절연할 수 있는 재질일 수 있다. 예를 들어, 절연체(700)는 산화 알루미늄(Al2O)일 수 있다. 절연체(700)는 발열체(650)의 일 부분과 제1 발열체용 전극(300)으로부터의 열 손실을 막아 다수의 나노와이어(200)의 양 단부의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
도 13은 종래의 수직 배열 공중부유 나노와이어 구조체와 도 11 내지 도 12에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 효과를 비교하기 위한 도면이다.
도 13의 (a)는 종래의 수직 배열 공중부유 나노와이어 구조체와 이의 시뮬레이션 결과이다. 도 13의 (a)를 참조하면, 감지부인 다수의 나노와이어 아래에 발열체가 배치되어 나노와이어와 발열체가 수직 배열로 구성된다.
도 13의 (b)는 도 11 내지 도 12에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체와 이의 시뮬레이션 결과이다. 도 13의 (b)를 참조하면, 감지부인 다수의 나노와이어와 발열체가 수평 배치된다.
도 13의 (a)와 (b)를 참조하면, 발열체에 동일한 열을 인가한 경우, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 다수의 나노와이어가 종래의 공중부유 나노와이어 구조체의 다수의 나노와이어보다 온도 차이가 상당히 작은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 종래의 공중부유 나노와이어 구조체의 다수의 나노와이어에서 센서 영역(sensor 영역)의 온도 차이(최대 온도-최소 온도)는 25도 이상이였지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체의 다수의 나노와이어에서 센싱 영역의 온도 차이는 6도 이하로 나타난 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과에 의하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체에서 감지부인 나노와이어의 온도 분포가 전체적으로 균일하므로, 가스에 대한 반응 속도가 종래의 것보다 더 향상됨을 이해할 수 있다.
도 9 내지 도 13에 도시된 본 발명의 여러 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는 종래에는 없었던 신규한 구조를 갖는다. 구체적으로, 각 나노와이어의 온도 분포를 고려하여 최대 온도와 최소 온도의 차이를 줄이기 위해 도 9의 일 실시 형태에서는 발열 전극을 도입하였고, 도 11의 다른 실시 형태에서는 발열체를 도입하였다. 두 실시 형태에 의하면, 나노와이어가 전체적으로 온도 분포가 균일하게 되므로, 특히 가스에 반응 속도가 향상되는 이점이 있다. 특히 수소 가스에 대한 반응 속도는 1초(Sec) 이내로 설계할 수 있어, 도 1에 도시된 U.S DOE 기준을 충족시킬 수 있다. 나아가, 수소 가스 뿐만 아니라 다른 종류의 가스 센서에서도 온도 분포가 핵심적인 요소로 작용하기 때문에 본 발명의 실시 형태들은 다양한 종류의 가스 센서에도 활용될 수 있다.
또한, 도 9 내지 도 13에 도시된 본 발명의 여러 실시 형태에 따른 공중부유 나노와이어 구조체는 탑 다운(Top down) 방식의 반도체 공정 기반의 제작 과정을 사용하여 대면적에 균일하게 높은 재현성으로 제작할 수 있기 때문에 높은 응용성을 갖는다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판
200: 다수의 나노와이어
300: 전극
450: 발열 전극
550: 측정 전극
650: 발열체

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 공중 부유되고, 제1 방향을 따라 연장된 다수의 나노와이어;
    상기 다수의 나노와이어의 양 단에 각각 연결된 전극; 및
    상기 다수의 나노와이어의 양 단부 상에 각각 배치되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장되고, 구동 시 상기 다수의 나노와이어의 양 단부로 열을 제공하는 발열 전극;
    을 포함하는, 공중부유 나노와이어 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 나노와이어의 양 단부 상에 각각 배치된 2개의 상기 발열 전극 사이에 배치된 측정 전극;
    상기 발열 전극의 양 단에 연결된 가열용 전극; 및
    상기 측정 전극의 양 단에 연결된 측정용 전극;을 포함하는, 공중부유 나노와이어 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열 전극의 길이가 길어질수록 상기 나노와이어의 온도 분포는 감소하되, 상기 온도 분포는 상기 나노와이어에서 최고 온도와 최저 온도의 차이인, 공중부유 나노와이어 구조체.
  4. 기판;
    상기 기판 상에 공중 부유되고, 제1 방향을 따라 연장된 다수의 나노와이어;
    상기 다수의 나노와이어의 양 단에 각각 배치된 제1 발열체용 전극; 및
    상기 제1 발열체용 전극에 일 단이 연결되고, 상기 다수의 나노와이어와 수평 배치되며, 상기 다수의 나노와이어의 양 단부로 열을 제공하는 발열체;
    를 포함하는, 공중부유 나노와이어 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 발열체용 전극과 상기 전극 주변의 상기 발열체의 일 부분을 덮고, 상기 제1 발열체용 전극과 상기 다수의 나노와이어를 전기적으로 절연시키는 절연체;를 더 포함하고,
    상기 다수의 나노와이어의 일 단부가 상기 절연체의 가장자리부 상에 배치된, 공중부유 나노와이어 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 나노와이어의 재질은 팔라듐이고, 상기 발열체의 재질은 백금이고, 상기 절연체의 재질은 산화 알루미늄인, 공중부유 나노와이어 구조체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 다수의 나노와이어 상에 배치되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장된 측정 전극;을 더 포함하는, 공중부유 나노와이어 구조체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 측정 전극은 상기 다수의 나노와이어의 양 단부 상에 각각 배치된제1 및 제2 측정 전극;을 더 포함하는, 공중부유 나노와이어 구조체.
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