KR20120067249A - 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재 - Google Patents

금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어(ZnO nanowire)의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재에 관한 것으로, 노광 공정 없이 촉매층 위에 금속 마스크층을 형성하여 성장되는 산화아연 나노와이어의 밀도를 조절하여 산화아연 나노와이어의 길이 및 직경을 개선 및 제어하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 기판 위에 산화아연 소재의 촉매층이 형성된다. 촉매층 위에 열처리를 통하여 복수의 성장 구멍을 갖는 금속 마스크층이 형성된다. 그리고 복수의 성장 구멍에 노출된 촉매층 부분을 기반으로 복수의 산화아연 나노와이어를 성장시킨다. 이때 금속 마스크층의 소재는 저융점 금속으로서, 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중에 하나가 사용될 수 있다. 이러한 금속 마스크층은 촉매층 위에 코팅된 금속 나노파티클 소재의 코팅층을 150 내지 700도에서 열처리하여 형성할 수 있다. 또는 금속 마스크층은 촉매층 위에 5 내지 20nm 두께로 형성된 금속층을 150 내지 700도에서 열처리하여 형성할 수 있다.

Description

금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재{Method for fabricating ZnO nanowire using metal masking and the ZnO nanowire member fabricated from the same}
본 발명은 산화아연 나노와이어(ZnO nanowire)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 마스킹을 이용하여 산화아연 나노와이어의 분산 특성을 개선하여 산화아연 나노와이어의 성장 길이 및 직경을 개선할 수 있는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재에 관한 것이다.
산화아연은 중요한 반도체 물질 중 하나로 전자공학, 광전자공학, 센서공학, 광학 등의 전자 소자 응용에 다양한 응용성을 가지고 있다. 이런 다양한 전자 소자의 수행력은 산화아연 물질의 형태, 크기 그리고 차원 등에 깊이 관련되어 있으며 산화아연 물질의 광학적, 기계적 특성 뿐 아니라 열적, 전기적 수송 능력도 깊은 영향을 미치고 있다. 산화아연은 {0001} 방향과 13 가지의 성장 방향을 가지고 있으며, 특히 wurtzite 구조의 산화아연은 나노 선, 나노 막대, 나노 비늘, 나노 브릿지, 나노 프리즘, 나노 튜브, 나노 벨트, 나노 링, 나노 수염, 나노 빗 등의 다양한 모양의 나노 구조물을 제작할 수 있다. 따라서 모양과 크기가 잘 제어된 산화아연 나노 구조물의 제작과 기본 성질에 관한 연구는 산화아연을 기초로 한 나노 소자의 개발에 중요한 부분이 된다.
나노 구조물 중에서도 수직으로 잘 정렬된 산화아연 나노와이어 다발은 아주 큰 부피 대비 표면적을 가지고 있어서 많은 연구가 수행 중이다. 특히 산화아연 나노와이어는 다양한 전자 소자에 적용될 수 있는 플랫폼 기술로서, 나노 제너레이터, 필드 에미터(field emitter), 나노 레이저, 태양 전지의 투명 전극, 가스 센서, 습기 센서, 바이오 센서, 나노구조제작의 지지대 등과 같은 전자 소자에 사용되고 있다. 이러한 다양한 응용성으로 인해 직경이 작고 길이가 길면서 기판에 수직적으로 정렬이 잘 된 산화아연 나노와이어의 특성 연구와 산화아연 나노와이어 길이가 소자의 기능에 미치는 영향 조사가 매우 중요하다.
이와 같은 산화아연 나노와이어를 성장시키는 방법으로 다양한 합성법이 개발되었으며, 크게 기상 방법과 액상 방법으로 분류할 수 있다.
기상 방법은 분자 빔 에피탁시(molecular beam epitaxy, MBE), 금속 유기 화학 기상 증착법(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD), 스퍼터링 법, 펄스 레이저 증착 법(pulsed laser deposition, PLD), 적외선 투사(infrared irradiation), 열분해 법(thermal decomposition), 열증발/응집 법(thermal evaporation and condensation)과 같은 것이 있다. 기상 방법은 질적으로 우수한 구조물을 얻을 수 있으나 고온, 고압, 엄격한 과정과 비싼 장비를 요구하므로 대량 생산이 요구될 때 소자 개발에 많은 제한을 받게 된다. 즉 기상 방법의 경우 다양한 촉매층을 이용하여 밀도를 제어하기 쉬운 장점을 갖고 있다. 하지만 기상 방법은 진공을 이용하기 때문에 제조가 비싼 단점을 가지고 있으며, 대면적 제작시 양산성에 문제를 가지고 있다.
이에 비해 액상 방법은 수용액을 사용하고 구조물 제작이 상향식(bottom-up) 과정에 기초를 두고 있어서 산화아연 나노와이어를 제작하는데 매우 효과적이고 편리하며 성장 온도가 낮고 비용이 적게 들어 대량 생산에 대한 잠재적 가능성이 매우 높다. 현재까지 열수용액 분해, 전기화학적 반응, 템플릿을 이용한 솔-젤 방법이 산화아연 나노와이어를 제작하는데 이용되었다. 그러나 이러한 액상 방법은 대부분의 은 밀도가 조정되는 초장 산화아연 나노와이어를 제작하는데 실패하였다. 그러므로 액상 방법으로 산화아연 나노와이어의 밀도도 조절할 수 있고 길이도 증가시킬 수 있는 효과적인 방법을 찾는 것이 매우 중요하다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 산화아연 나노와이어가 성장하는 촉매층을 패터닝하거나 촉매층을 폴리머 소재를 이용하여 마스킹하여 밀도를 조절하는 방법이 있다. 그러나 패터닝의 경우 노광 공정을 필요로 하기 때문에 공정비용이 비싸고, 폴리머의 경우 재현성이 떨어지고, 밀도가 조절되더라도 추후 폴리머를 제거해야하는 번거로움이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 노광 공정 없이 촉매층 위에 금속 마스크층을 형성하여 성장되는 산화아연 나노와이어의 밀도를 조절할 수 있는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 성장되는 산화아연 나노와이어의 밀도 조절을 통하여 산화아연 나노와이어 성장 길이 및 직경을 개선 및 제어할 수 있는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어 부재를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판을 준비하는 준비 단계, 상기 기판 위에 산화아연 나노와이어를 성장시키기 위한 산화아연 소재의 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 단계, 상기 촉매층 위에 열처리를 통하여 복수의 성장 구멍을 갖는 금속 마스크층을 형성하는 금속 마스크층 형성 단계, 및 상기 복수의 성장 구멍에 노출된 상기 촉매층 부분을 기반으로 산화아연 나노와이어를 성장시키는 성장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 마스크층의 소재는 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중에 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 마스크층 형성 단계는, 상기 촉매층 위에 금속 나노파티클이 포함된 수용액을 도포하여 20 내지 30nm 두께로 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 코팅층을 150 내지 700도에서 열처리하여 상기 금속 마스크층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 마스크층 형성 단계는, 상기 촉매층 위에 5 내지 20nm 두께로 금속층을 형성하는 단계, 및 상기 금속층을 150 내지 700도에서 열처리하여 상기 금속 마스크층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법에 있어서, 상기 촉매층 형성 단계는, 0.05 내지 0.5M의 징크아세테이트(Zinc acetate)를 에틸렌글리콜모노에틸렌(Ethylene glycol monoethylene; C3H8O2)과 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물과 모노에타노라민(Monoethonolamine)을 일대일로 혼합하여 액상 촉매를 형성하는 단계, 및 상기 기판 위에 액상 촉매를 도포한 후 경화시켜 상기 촉매층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법에 있어서, 상기 성장 단계는, 질산 아연 수화물(Zinc nitrate hexahydrate)과 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylenetetramine)을 같은 몰비로 혼합하여 수용액을 형성하는 단계, 상기 수용액을 80 내지 95도로 가열하는 단계, 및 가열된 상기 수용액에 상기 금속 마스크층이 형성된 상기 기판을 담수하여 상기 금속 마스크층에 형성된 상기 복수의 성장 구멍에 노출된 상기 촉매층 부분을 기반으로 상기 산화아연 나노와이어를 성장시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 기판, 촉매층, 금속 마스크층 및 복수의 산화아연 나노와이어를 포함하는 산화아연 나노와이어 부재를 제공한다. 상기 촉매층은 산화아연 소재로서, 상기 기판 위에 형성된다. 상기 금속 마스크층은 상기 촉매층 위에 열처리를 통하여 형성된 복수의 성장 구멍을 갖는다. 그리고 복수의 산화아연 나노와이어는 상기 복수의 성장 구멍에 노출된 상기 촉매층 부분을 기반으로 성장한다.
그리고 본 발명에 따른 산화아연 나노와이어 부재에 있어서, 상기 금속 마스크층의 소재는 금, 은 또는 알루미늄 중에 하나일 수 있다. 상기 금속 마스크층은 상기 촉매층 위에 코팅된 금속 나노파티클 소재의 코팅층을 150 내지 700도에서 열처리하여 형성하거나, 상기 촉매층 위에 5 내지 20nm 두께로 형성된 금속층을 150 내지 700도에서 열처리하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 촉매층 위에 금속 나노파티클이나 박막의 금속층을 형성한 후 열처리를 통하여 균일하게 성장 구멍들을 갖는 금속 마스크층을 형성함으로써, 별도의 노광 공정 없이 촉매층 위에 금속 마스크층을 형성할 수 있고, 형성된 금속 마스크층을 이용하여 성장되는 산화아연 나노와이어의 밀도를 조절할 수 있다.
그리고 촉매층 위에 형성되는 금속 나노파티클의 두께 또는 박막의 금속층의 두께 조절과, 열처리 온도를 조절함으로써, 금속 마스크층에 형성되는 성장 구멍의 크기와 간격을 조절하여 산화아연 나노와이어 밀도를 조절할 수 있다. 또한 성장되는 산화아연 나노와이어의 밀도 조절을 통하여 산화아연 나노와이어ㅢ 길이 및 직경을 개선하고 제어할 수 있다. 예컨대 본 실시예에 따른 제조 방법에 따르면, 도 7의 사진에 도시된 바와 같이, 1시간 동안 약 6㎛의 길이로 균일하게 성장된 것을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 7은 도 1의 제조 방법으로 기판 위에 산화아연 나노와이어가 성장된 산화아연 나노와이어 부재를 보여주는 사진이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어(40)의 제조 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어(40)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 도 2 내지 도 6은 도 1의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
본 실시예에 따른 산화아연 나노와이어(40)의 제조 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, S51단계에서 기판(10)을 준비하는 단계로부터 시작한다. 여기서 기판(10)으로는 유리 기판을 사용할 수 있다. 이때 기판(10)은 에탄올과 아세톤에서 각각 10분씩 초음파 처리하여 세정을 실시하여 표면을 청결하게 할 수 있다.
다음으로 도 2에 도시된 바와 같이, S53단계에서 기판(10) 위에 산화아연 나노와이어를 성장시키기 위한 산화아연 소재의 촉매층(20)을 형성한다. 이때 촉매층(20)은 다음과 단계로 형성할 수 있다.
먼저 0.05 내지 0.5M의 징크아세테이트(Zinc acetate)를 에틸렌글리콜모노에틸렌(Ethylene glycol monoethylene; C3H8O2)과 혼합하여 혼합물을 형성한다. 이때 혼합물은 징크아세테이트와 에틸렌글리콜모노에틸렌을 30분 정도 교반하여 형성할 수 있다.
이어서 혼합물과 모노에타노라민(Monoethonolamine)을 일대일로 혼합하여 액상 촉매를 형성한다. 이때 액상 촉매는 혼합물과 모노에타노라민을 30분 정도 교반하여 형성할 수 있다.
그리고 기판(10) 위에 액상 촉매를 도포한 후 경화시켜 촉매층(20)을 형성한다. 즉 기판(10) 위에 액상 촉매를 스핀 코팅 방법으로 균일하게 도포한다. 액상 촉매를 도포한 이후에 약 200도의 열판(hot plate) 위에서 1분 정도 소프트 경화(soft baking)를 실시한다. 그리고 해당 기판(10)을 노(furnace)에 넣어 400 내지 500도에서 하드 경화(hard backing)를 실시하여 촉매층(20)을 형성한다. 이와 같이 두 단계로 경화하여 촉매층(20)을 형성하는 이유는, 촉매층(20)을 기반으로 산화아연 나노와이어가 c축{0001}으로 결정성을 가지면서 성장할 수 있도록 하기 위해서이다.
다음으로 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 촉매층(20) 위에 열처리를 통하여 복수의 성장 구멍(33)을 갖는 금속 마스크층(30)을 형성한다. 이때 금속 마스크층(30)의 소재로는 융점(melting point)이 낮은 저융점 금속이 사용될 수 있으며, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등이 사용될 수 있다. 금속 마스크층(30)은 금속 나노파티클을 이용하여 형성할 수도 있고, 박막의 금속층을 이용하여 형성할 수도 있다.
먼저 금속 나노파티클을 이용하여 금속 마스크층(30)을 형성하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 촉매층(20) 위에 금속 나노파티클이 포함된 수용액을 도포하여 20 내지 30nm 두께로 코팅층(31)을 형성한다. 이때 코팅층(31)은 스핀 코팅 방법으로 촉매층(20) 위에 균일한 두께로 형성할 수 있다. 한편 코팅층(31)을 20 내지 30nm 두께로 형성하는 이유는 다음과 같다. 즉 코팅층(31)을 열처리하여 성장 구멍이 대략 100~200nm의 직경을 갖는 금속 마스크층을 형성하기 위해서이다. 즉 코팅층(31)의 두께가 20nm 보다 얇게 되면, 열처리에 의해 성장 구멍이 너무 크게 형성되거나 촉매층(20)의 일부가 전체적으로 노출되는 문제가 발생될 수 있다. 또한 코팅층(31)의 두께가 30nm보다 두껍게 되면, 열처리에 의해 성장 구멍이 너무 작게 형성되거나 코팅층(31)이 박막을 형성하여 성장 구멍이 형성되지 않는 문제가 발생될 수 있다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, S55단계에서 코팅층(31)을 150 내지 700도에서 열처리하여 복수의 성장 구멍(33)을 갖는 금속 마스크층(30)을 형성한다. 열처리 단계에서 코팅층(도 4의 31)에 포함된 수분은 제거되고, 코팅층(31)에 포함된 금속 나노파티클만 촉매층(20) 위에 남게 된다. 그리고 금속 나노파티클이 녹아 서로 뭉치면서, 촉매층(20) 위에 금속 나노파티클이 존재하지 않는 부분 즉, 복수의 성장 구멍(33)이 형성된다. 이때 성장 구멍(33)의 밀도 및 직경은 코팅층(31)의 두께에 따라 조절할 수 있으며, 형성되는 성장 구멍(33)은 대략 100~200nm의 직경을 갖는다. 여기서 코팅층(31)을 150 내지 700도에서 열처리를 수행하는 이유는, 코팅층(31)을 형성하는 금속을 녹이기 위해서이다. 이때 금의 융점은 600~700도이고, 은의 융점은 150도이고, 알루미늄의 융점은 200도이다.
이와 같이 본 실시예에서는 복수의 성장 구멍(33)을 갖는 금속 마스크층(30)을 노광 공정 없이 형성할 수 있기 때문에, 금속 마스크층(30)의 제조 공정을 간소화할 뿐만 아니라 제조 비용 또한 줄일 수 있다.
다음으로 박막의 금속층을 이용하여 금속 마스크층(30)을 형성하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저 촉매층(20) 위에 5 내지 20nm 두께로 박막의 금속층을 형성한다. 이때 금속층은 스퍼터링(sputtering)이나 증발(evaporating)시켜 형성할 수 있다. 그리고 금속층을 150 내지 700도에서 열처리하여 복수의 성장 구멍(33)을 갖는 금속 마스크층(30)을 형성한다. 즉 박막의 금속층은 열처리하는 과정에서 녹아 서로 뭉치면서, 촉매층(20) 위에 금속층이 존재하지 않는 부분 즉, 복수의 성장 구멍(33)이 형성된다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이, S57단계에서 복수의 성장 구멍(33)에 노출된 촉매층(20) 부분을 기반으로 산화아연 나노와이어(40)를 성장시킨다. 즉 질산 아연 수화물(Zinc nitrate hexahydrate)과 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylenetetramine)을 0.01 내지 0.5의 같은 몰비로 혼합하여 수용액을 형성한다. 다음으로 산화아연 나노와이어(40)의 성장이 잘 이루어질 수 있도록, 수용액을 80 내지 95도로 가열한다. 그리고 가열된 수용액에 금속 마스크층(30)이 형성된 기판(10)을 담수하여 금속 마스크층(30)에 형성된 복수의 성장 구멍(33)에 노출된 촉매층(20) 부분을 기반으로 산화아연 나노와이어(40)를 성장시킨다.
이와 같은 본 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어(40)가 성장된 부재(100; 이하, '산화아연 나노와이어 부재'라 한다)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(10), 촉매층(20), 금속 마스크층(30) 및 복수의 산화아연 나노와이어(40)를 포함한다. 산화아연 소재의 촉매층(20)은 기판(10) 위에 형성된다. 금속 마스크층(30)은 촉매층(20) 위에 열처리를 통하여 형성된 복수의 성장 구멍(33)을 갖도록 형성된다. 그리고 복수의 산화아연 나노와이어(40)는 복수의 성장 구멍(33)에 노출된 촉매층(20) 부분을 기반으로 성장한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 산화아연 나노와이어(40)는, 도 7의 사진으로부터 확인할 수 있다. 여기서 도 7은 도 1의 제조 방법으로 기판(10) 위에 성장된 산화아연 나노와이어(40)를 포함하는 산화아연 나노와이어 부재를 보여주는 사진이다. 수용액에 1시간 동안 기판(10)을 담수하여 산화아연 나노와이어(40)를 성장시킨 후 촬영한 사진이다.
도 7을 참조하면, 기판(10) 위에 금속 마스킹을 이용하여 성장된 산화아연 나노와이어(40)를 확인할 수 있으며, 1시간 동안 최대 6㎛ 정도 성장한 것을 확인할 수 있다. 또한 기판(10) 위에 균일하면서 길게 산화아연 나노와이어(40)가 성장된 것을 확인할 수 있다. 즉 기판(10)에 성장되는 산화아연 나노와이어(40)의 밀도 조절을 통하여 산화아연 나노와이어(40)를 분산시켜 성장시킬 수 있기 때문에, 산화아연 나노와이어(40)의 종횡비를 크게 개선할 수 있다. 이로 인해 본 실시예에 따른 산화아연 나노와이어(40)를 사용하는 전자 소자의 특성 또한 개선할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 제조 방법을 따르면, 촉매층(20) 위에 금속 나노파티클이나 박막의 금속층을 형성한 후 열처리를 통하여 균일하게 성장 구멍(33)들을 갖는 금속 마스크층(30)을 형성함으로써, 별도의 노광 공정 없이 촉매층(20) 위에 금속 마스크층(30)을 형성할 수 있고, 형성된 금속 마스크층(30)을 이용하여 성장되는 산화아연 나노와이어(40)의 밀도를 조절할 수 있다.
그리고 촉매층(20) 위에 형성되는 금속 나노파티클의 두께 또는 박막의 금속층의 두께 조절과, 열처리 온도를 조절함으로써, 금속 마스크층(30)에 형성되는 성장 구멍(33)의 크기와 간격을 조절하여 산화아연 나노와이어(40)의 밀도를 조절할 수 있다. 또한 성장되는 산화아연 나노와이어(40)의 밀도 조절을 통하여 길이 및 직경을 개선하고 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 기판
20 : 촉매층
30 : 금속 마스크층
31 : 코팅층
33 : 성장 구멍
40 : 산화아연 나노와이어
100 : 산화아연 나노와이어 부재

Claims (8)

  1. 기판을 준비하는 준비 단계;
    상기 기판 위에 산화아연 나노와이어를 성장시키기 위한 산화아연 소재의 촉매층을 형성하는 촉매층 형성 단계;
    상기 촉매층 위에 열처리를 통하여 복수의 성장 구멍을 갖는 금속 마스크층을 형성하는 금속 마스크층 형성 단계;
    상기 복수의 성장 구멍에 노출된 상기 촉매층 부분을 기반으로 산화아연 나노와이어를 성장시키는 성장 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 마스크층의 소재는 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 마스크층 형성 단계는,
    상기 촉매층 위에 금속 나노파티클이 포함된 수용액을 도포하여 20 내지 30nm 두께로 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 코팅층을 150 내지 700도에서 열처리하여 상기 금속 마스크층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 금속 마스크층 형성 단계는,
    상기 촉매층 위에 5 내지 20nm 두께로 금속층을 형성하는 단계;
    상기 금속층을 150 내지 700도에서 열처리하여 상기 금속 마스크층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 촉매층 형성 단계는,
    0.05 내지 0.5M의 징크아세테이트(Zinc acetate)를 에틸렌글리콜모노에틸렌(Ethylene glycol monoethylene; C3H8O2)과 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물과 모노에타노라민(Monoethonolamine)을 일대일로 혼합하여 액상 촉매를 형성하는 단계;
    상기 기판 위에 액상 촉매를 도포한 후 경화시켜 상기 촉매층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 성장 단계는,
    질산 아연 수화물(Zinc nitrate hexahydrate)과 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylenetetramine)을 같은 몰비로 혼합하여 수용액을 형성하는 단계;
    상기 수용액을 80 내지 95도로 가열하는 단계;
    가열된 상기 수용액에 상기 금속 마스크층이 형성된 상기 기판을 담수하여 상기 금속 마스크층에 형성된 상기 복수의 성장 구멍에 노출된 상기 촉매층 부분을 기반으로 상기 산화아연 나노와이어를 성장시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마스킹을 이용한 산화아연 나노와이어의 제조 방법.
  7. 기판;
    상기 기판 위에 형성된 산화아연 소재의 촉매층;
    상기 촉매층 위에 열처리를 통하여 형성된 복수의 성장 구멍을 갖는 금속 마스크층;
    상기 복수의 성장 구멍에 노출된 상기 촉매층 부분을 기반으로 성장한 복수의 산화아연 나노와이어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노와이어 부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 마스크층의 소재는 금, 은 또는 알루미늄 중에 하나이며,
    상기 금속 마스크층은 상기 촉매층 위에 코팅된 금속 나노파티클 소재의 코팅층을 150 내지 700도에서 열처리하여 형성하거나, 상기 촉매층 위에 5 내지 20nm 두께로 형성된 금속층을 150 내지 700도에서 열처리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노와이어 부재.
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