KR20130001357A - 방사형 나노 로드 구조체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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문영부
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Abstract

본 발명은 신규한 구조의 방사형 나노 로드 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방사형 나노 로드 구조체는 기존의 기판으로부터만 성장되는 나노 로드와는 달리 이미 성장된 나노 로드 구조체로부터 새로운 나노 로드가 성장하도록 함으로써 나노 로드의 표면적을 확대시키고, 그에 따라 이러한 방사형 나노 로드 구조체를 적용한 투명전극, 가스센서, 자외선 차단막 에서의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

방사형 나노 로드 구조체 및 이의 제조 방법{RADIAL TYPE NANORODS AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 신규한 구조의 방사형 나노 로드 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
나노로드, 나노와이어 등의 1차원 ZnO 나노 물질은 수 나노미터(nm)에서 수십 나노미터(nm)의 직경과 수백 나노 미터(nm)에서 수 마이크로미터(㎛)의 길이를 갖는 물질을 말하며, 이러한 1차원 나노 물질은 기존의 벌크 소재에서 볼 수 없었던 다양한 물리적 화학적 특성을 보이며, 이러한 특성을 이용한 나노소자 개발의 기본 소재(building block)로서 많은 응용이 기대되고 있다.
이러한 나노로드, 나노튜브, 나노와이어, 나노구조물 등은 우수한 광투과성, 큰 압전지수, UV 발광(emission) 특성을 나타내어 나노 크기의 전자소자, 광소자, 센서를 구현하는 기본 재료로서 UV 발광 다이오드(LEDs)나 레이저 다이오드(LDs)의 투명전극, 광전지소자, 광도파(optical wave guides), 및 가스 센서 등의 여러 종류의 소자에 응용되고 있다.
이와 같이 나노 스케일의 소자들을 제조하는데 있어서 나노로드, 나노와이어, 나노구조물 등이 핵심 물질로서 중요한 역할을 갖게 됨으로써, 고품질의 1-차원 나노로드, 나노와이어, 나노구조물 등의 합성 방법 개발에 많은 관심이 집중되고 있다.
이러한 나노 구조체들을 포함하는 전도성 기판은 전계방출 디스플레이나 LED와 태양전지의 투명전극, 가스센서, 자외선 차단막 등의 소자에 활용된다. 이 때, 이러한 소자들의 효율 향상을 위해 전도성 기판의 표면적을 높여주기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다. 전도성 기판의 표면적 증가를 위해서 대부분 마이크로미터 단위로 표면의 고르기를 조절하고 있는데, 이는 전도성 기판의 투명도 등에도 영향을 미친다.
또한, 나노로드(nano-rod) 혹은 나노 입자를 전도성 기판 표면에 처리함으로써, 표면적을 넓히는 시도가 있다. 그러나, 이와 같은 표면처리 방법은 표면적의 확대가 수십 나노미터에 국한되어 활용되고 있으므로 표면적을 늘이는 데에는 한계가 있다.
본 발명은 나노 로드 구조체의 유효 표면적을 증가시킬 수 있는 새로운 구조의 나노 로드 구조체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 위하여 기판; 및 상기 기판 상에 형성된 씨드로부터 성장된 제1 부분과 상기 제1 부분에 형성된 씨드로부터 성장된 제2 부분을 포함하는 방사형 나노 로드 구조체를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판을 준비하는 단계;
상기 기판에 제1 부분 성장을 위한 씨드를 형성시키는 단계;
상기 제1 부분 성장을 위한 씨드로부터 제1 부분을 성장시키는 단계;
상기 제1 부분의 표면에 제2 부분 성장을 위한 씨드를 형성시키는 단계; 및
상기 제2 부분 성장을 위한 씨드로부터 제2 부분을 성장시키는 단계를 포함하는 방사형 나노 로드 구조체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 방사형 나노 로드 구조체는 기존의 일 방향으로 성장하는 구조와는 달리 이미 성장된 나노 로드 구조체로부터 새로운 나노 로드가 성장하도록 함으로써 나노 로드의 표면적을 확대시킬 수 있으며, 그에 따라 이러한 나노 로드 구조체를 사용하는 투명전극, 가스센서, 자외선 차단막 에서의 소자의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 방사형 나노 구조체를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 의한 방사형 나노 구조체를 제조하는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방사형 나노 구조체를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에 본 발명에 의한 방사형 나노 로드 구조체를 나타내었다. 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 방사형 나노 로드 구조체는 기판(10)으로부터 성장된 제1 부분(20)과, 상기 제1 부분으로부터 성장된 제2 부분(30)으로 구성된다.
본 발명에 있어서, 상기 베이스 기판은 실리콘, 사파이어, 갈륨나이트라이드, 유리 및 ITO로 이루어진 일 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 로드는 금속 산화물, 금속질화물, 또는 반도체인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 반도체는 II-VI족, III-V족, IV-VI족 또는 IV족 화합물 반도체이고, 상기 금속 산화물은 ZnO, SnO2, MgO, ZnMgO, VO2, TiO2, In2O3, CaCu3Ti4O12, NiO, MoO3, SrTiO3, 또는 Fe2O3인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 로드의 제1 부분과 제2 부분은 ZnO, ZnMgO 등을 포함하는 산화물 반도체 또는 GaN 인 것을 특징으로 한다.
도 2에 본 발명에 따른 방사형 나노 구조체의 제조 방법을 나타내었다.
도 2에서 보는 바와 같이 먼저 기판에 제1 부분 성장을 위한 씨드(21)를 형성시키고, 상기 제1 부분 성장을 위한 씨드(21)로부터 제1 부분(20)을 성장시킨다. 상기 씨드는 성장시키고자 하는 나노 로드에 따라 적절히 선택되며, 열증착, 화학기상증착법, 스퍼터링(sputtering), 및 스핀 코팅을 포함하는 용액공정 중 어느 하나의 방법 또는 당업자에게 알려진 방법으로 상기 전도성 기판에 형성시킬 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
다음으로 성장된 제1 부분의 나노 로드에 제2 부분(30) 성장을 위한 씨드(31)를 형성한다. 본 발명에 있어서 제1 부분의 나노 로드에 제2 부분 성장을 위한 씨드가 형성되는 밀도를 조절함으로써, 이로부터 성장되는 방사형 나도 로드 구조체의 가지 부분인 제2 부분을 원하는 밀도로 형성하는 것이 가능하다.
제1 부분의 나노 로드에 제2 부분 성장을 위한 씨드를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에게 알려진 방법을 사용하는 것이 가능하다. 일 예로서, 제1 부분의 나노 로드를 성장시킨 후, Au 을 증착시키고, 열처리를 함으로써 상기 증착된 Au 이 알갱이처럼 뭉치게 하고, 이렇게 뭉쳐진 Au 으로부터 제2 부분의 나노 로드를 성장시키는 방법을 사용하는 것이 가능하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 부분과 제2 부분은 같은 물질이거나 또는 다른 물질인 것이 가능하다. 즉, 제1 부분은 산화 아연으로 성장시키고, 제2 부분은 질화갈륨계로 성장시키는 것이 가능하다.
도 3에 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사형 나노 로드 구조를 나타내었다. 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 방사형 나노 로드는 제3 부분 성장을 위한 씨드를 상기 제2 부분에 형성시키고, 상기 제3 부분 성장을 위한 씨드로부터 제3 부분을 더 성장시키는 것이 가능하다. 이와 같이 제4 부분, 제5 부분 등 필요에 따라 형성 단계를 증가시키는 것이 가능하다.

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 씨드로부터 성장된 제1 부분; 및
    상기 제1 부분에 형성되는 씨드로부터 성장된 제2 부분을 포함하는 방사형 나노 로드 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 로드는 금속 산화물, 금속질화물, 또는 반도체인 것을 특징으로 하는 방사형 나노 로드 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반도체는 II-VI족, III-V족, IV-VI족 또는 IV족 화합물 반도체이고, 상기 금속 산화물은 ZnO, SnO2, MgO, ZnMgO, VO2, TiO2, In2O3, CaCu3Ti4O12, NiO, MoO3, SrTiO3, 또는 Fe2O3인 것을 특징으로 하는 방사형 나노 로드 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분과 제2 부분은 같은 물질이거나 또는 다른 물질인 것인 방사형 나노 로드 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 나노 로드 구조체는 상기 제2 부분으로부터 성장된 제3 부분을 더 포함하는 것인 방사형 나노 로드 구조체.
  6. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판에 제1 부분 성장을 위한 씨드를 형성시키는 단계;
    상기 제1 부분 성장을 위한 씨드로부터 제1 부분을 성장시키는 단계;
    상기 제1 부분의 표면에 제2 부분 성장을 위한 씨드를 형성시키는 단계; 및
    상기 제2 부분 성장을 위한 씨드로부터 제2 부분을 성장시키는 단계를 포함하는 방사형 나노 로드 구조체의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 부분의 표면에 제3 부분 성장을 위한 씨드를 형성시키는 단계; 및
    상기 제3 부분 성장을 위한 씨드로부터 제3 부분을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것인 방사형 나노 로드 구조체의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 부분과 제2 부분의 로드의 성장은 유기금속 화학기상증착법, 전기화학적 합성법 및 수열 합성법등의 용액 합성법으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방사형 나노 로드 구조체의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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