KR20150067141A - 실리콘 나노와이어를 이용한 다중 스펙트럼 이미징 - Google Patents

실리콘 나노와이어를 이용한 다중 스펙트럼 이미징 Download PDF

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KR20150067141A
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현성 박
야핑 단
관용 서
영준 유
피터 듀안
무니브 오버
케넷 비. 크로지어
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프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지
제나 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

필터의 광 입사 표면에 실질적으로 수직으로 배향된 나노와이어의 어레이를 포함하는 광학적 필터를 포함하는 광학적 장치로서, 광학적 필터는 입사 표면 상으로 입사하는 제1 파장의 광을 투과시키고, 제1 파장은 나노와이어의 횡단면 형상을 기초로 한다. 나노와이어는 단일 리소그래피 단계를 이용하여 생성된다. 이미징 디바이스 및 그 제조 방법으로서, 디바이스는 기판 상에 형성된 나노와이어의 어레이를 포함하고, 나노와이어의 어레이 내의 적어도 하나의 나노와이어는, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 나노와이어에 의해서 흡수되는 입사 광자를 기초로 광전류를 생성하기 위한 광전기 요소를 포함한다.

Description

실리콘 나노와이어를 이용한 다중 스펙트럼 이미징{MULTISPECTRAL IMAGING USING SILICON NANOWIRES}
본원은 35 U.S.C §119(e) 하에서 2012년 8월 13일자로 출원된 미국 출원 제61/682717호 및 2013년 1월 24일자로 출원된 미국 출원 제61/756320호에 대해서 우선권을 주장하며, 상기 특허의 전체 내용이 여기에서 참조로서 포함된다.
연방 정부 지원 연구
본 발명은 DARPA 승인 제안 제N66001-10-1-4008호 및 제W911NF-13-2-0015호, 그리고 NSF 승인 제ECCS-130756호에 따라서 이루어진 것이다. 미국 정부는 본 발명에서 특정 권리를 가진다.
본원은 일반적으로 다중 스펙트럼 이미징에 관한 것이다. 구체적으로, 본원은 나노와이어를 이용하는 다중 스펙트럼 이미징 디바이스 및 그러한 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
디지털 카메라와 같은 통상적인 컬러 이미징 디바이스는, 도 1a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 컬러 이미지를 생성하기 위해서 세 개의 상이한 컬러 필터와 연계하여 전하결합소자(CCD)와 같은, 픽셀화된 단색성 이미지 센서를 이용한다. 통상적인 이미징 디바이스는 렌즈(120), 필터(130) 및 광검출기(140)를 포함한다. 3개의 상이한 컬러 필터(130)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 예를 들어 각각 650 nm, 532nm 및 473nm인, 적색 파장(136), 녹색 파장(134) 및 청색 파장(132)에 센터링된 가시광선 스펙트럼의 광대역 부분을 전형적으로 투과한다. 3개의 필터가 전체 가시광선 스펙트럼을 커버하도록, 각각의 필터가 충분한 광대역을 가진다. 이미지 센서의 각각의 "픽셀"은 3개의 "하위(sub)-픽셀"을 포함하고, 각각의 하위-픽셀은 3개의 컬러 필터 중 연관된 하나의 필터를 통해서 투과되는 양을 검출한다. 도 1a는 3개의 하위-픽셀을 가지는 단일 픽셀을 도시하고, 각각의 하위-픽셀은 렌즈(120), 필터(130) 및 광검출기(140)를 포함한다. 렌즈(120)는 입사광(110)을 수집하고 그 광을 필터(130)를 통해서 안내한다. 각각의 필터(130)는 컬러광 중 하나의 대역을 통과시키고 모든 다른 컬러 광을 실질적으로 차단하여, 광검출기(140)가 연관된 필터(130)에 의해서 투과된 광만을 검출하도록 한다. 그러한 픽셀의 어레이를 이용하는 것에 의해서, 컬러 이미지가 각각의 컬러와 연관된 하위-픽셀로부터 형성된 3개의 이미지(150)를 기초로 생성될 수 있을 것이다.
"다중 스펙트럼 이미징"은 통상적인 RGB 이미징 보다 더 좁은 대역폭을 가지는 3개 초과의 필터를 이용하고, 그에 따라, 인간의 눈의 능력을 확장할 수 있다. 다중 스펙트럼 이미징의 예가 도 1c에 도시되되어 있고, 도 1c는, 보다 많은 수의 필터를 가지는 것을 제외하고, 도 1a에 도시된 것과 유사한 방식으로 검출되는 복사선의 N개의 좁은 대역(1-8로 레이블이 부여됨)을 도시한다. 필터에 의해서 커버되는 전자기적 스펙트럼의 부분이 자외선 및/또는 적외선으로 확장될 수 있을 것이고, 그에 의해서, 예를 들어 도 1a에 도시된 바와 같은, 통상적인 가시광선 스펙트럼 이미징 디바이스로 획득되는 것 보다 더 많은 정보를 제공할 수 있을 것이다. 도 1c에 도시된 특정 경우에, N=8이고, 각각의 협대역 필터와 하나씩 연관되는, 8개의 이미지가 필터 아래의 광검출기의 어레이로부터 검출된 광전류를 기초로 생성된다. 다중 스펙트럼은, 원격 감지, 식물 성장 맵핑, 비-침습형 생물학적 이미징, 안면 인식, 및 식품 품질 제어와 같은, 군사 및 민간 용도 모두에서 많은 용도를 가진다. 통상적인 다중 스펙트럼 이미징 디바이스는, 모터화된 필터 휘일, 다중 이미지 센서, 및/또는 다중 층 유전체 간섭 필터를 포함한다.
따라서, 일부 실시예는, 필터의 광 입사 표면에 수직으로 배향된 나노와이어의 어레이를 포함하는 광학적 필터를 포함하는 광학적 장치에 관한 것이고, 광학적 필터는 입사 표면 상으로 입사하는 제1 파장의 광을 투과하고, 제1 파장은 나노와이어의 횡단면적을 기초로 한다.
일부 실시예는 광학적 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은 기판 상에 복수의 나노와이어를 형성하는 단계로서, 나노와이어는 기판의 표면에 수직으로 배열되는, 복수의 나노와이어 형성 단계; 복수의 나노와이어를 폴리머 층 내에 매립하는 단계(embedding); 및 폴리머 층 및 복수의 나노와이어를 기판으로부터 분리하는 단계를 포함한다. 복수의 나노와이어를 형성하는 단계가: 기판 상에 복수의 금속 마스크를 형성하는 단계; 및 복수의 금속 마스크로 커버되지 않은 기판의 부분을 에칭하는 단계를 포함할 수 있을 것이다.
일부 실시예는 이미징 디바이스에 관한 것으로서, 이미징 디바이스는: 기판 상에 형성된 나노와이어의 어레이를 포함하고, 나노와이어의 어레이 내의 적어도 하나의 나노와이어는, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 나노와이어에 의해서 흡수되는 입사 광을 기초로 광전류를 생성하기 위한 광전기 요소를 포함한다. 적어도 하나의 광전기 요소가 p-n 접합부(junction) 또는 p-i-n 접합부일 수 있을 것이다. 어레이 내의 적어도 2개의 나노와이어가 특별한 파장의 입사 광자를 선택적으로 흡수하기 위해서 상이한 반경들을 가질 수 있을 것이다.
일부 실시예는 이미징 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은: n-타입 층과 p-타입 층 사이에 p-n 접합부를 생성하기 위해서, n-타입 반도체 층 및 p-타입 반도체 층을 포함하는 에피택셜(epitaxial) 구조물을 기판 상에 형성하는 단계; 기판 상에 나노와이어의 어레이를 형성하기 위해서 에피택셜 구조물을 에칭하는 단계로서, 각각의 나노와이어가 에피택셜 구조물 내에 형성된 바와 같은 p-n 접합부를 포함하는, 에칭 단계; 및 나노와이어의 어레이 내의 적어도 하나의 나노와이어 상에 전기적 접촉부(contact)를 형성하는 단계를 포함한다.
첨부 도면은 실척으로 의도되어 도시된 것이 아니다. 도면에서, 여러 도면에서 도시된 각각의 동일한 또는 거의 동일한 구성요소가 유사한 번호로 표시되어 있다. 명료함을 위해서, 모든 도면에서 모든 구성요소에 레이블을 부여하지는 않았다.
도 1a는 통상적인 컬러 이미징 디바이스의 일부의 개략도이다.
도 1b는 통상적인 컬러 이미징의 3개의 광대역 필터를 도시한다.
도 1c는 다중 스펙트럼 컬러 이미징의 복수의 협대역 필터를 도시한다.
도 2a는 일부 실시예에 따른 나노와이어를 이용하는 필터의 개략적인 횡단면도이다.
도 2b는 일부 실시예에 따른 나노와이어를 이용하는 필터의 개략적인 상면도이다.
도 2c는 일부 실시예에 따른 에칭된 나노와이어의 주사전자현미경 이미지이다.
도 3은 반경 값이 변화되는 나노와이어를 포함하는 필터에 대한 파장의 함수로서의 필터 투과(transmission)의 실험적 측정을 도시한다.
도 4a는 일부 실시예에 따른 타원형 횡단면을 가지는 나노와이어를 도시한다.
도 4b는 일부 실시예에 따른 타원형 나노와이어의 편광(polarization) 의존형 스펙트럼 응답을 도시한다.
도 5a는 일부 실시예에 따른 복수의 하위-픽셀을 가지는 이미징 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 5b는 일부 실시예에 따른 복수의 하위-픽셀을 가지는 이미징 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 6의 (a)-(c)는 일부 실시예에 따른 나노와이어 필터를 제조하는 방법을 도시한다.
도 7은 일부 실시예에 따른 나노와이어 필터를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 일부 실시예에 따라 기판 상에 나노와이어를 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 9는 일부 실시예에 따른 실리콘 나노와이어 광검출기의 개략도이다.
도 10a-c는 일부 실시예에 따라 나노와이어 광검출기를 형성하는 방법을 도시한다.
도 11은 일부 실시예에 따라 나노와이어 광검출기를 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 12는 일부 실시예에 따른 나노와이어 광검출기 및 통상적인 광검출기 모두를 포함하는 이미징 디바이스를 도시한다.
발명자는, 통상적인 다중 스펙트럼 이미징 디바이스가 고가이고 및/또는 부피가 크다는 것, 그리고 보다 단순하고 효율적으로 제조될 수 있는 보다 효율적인 다중 스펙트럼 이미징 디바이스가 요구되고 있다는 것을 인지하고 이해하였다. 따라서, 일부 실시예는 단일 리소그래픽 단계로 생성될 수 있는 실리콘 나노와이어를 포함하는 필터에 관한 것이다. 나노와이어 필터는 특별한 파장의 광을 필터링하기 위해서 나노와이어에 의한 광의 파장-의존형 흡수 및 산란을 이용한다. 특별한 파장의 흡수된 그리고 산란된 광은 필터를 통해서 투과되는 것이 방지된다. 특별한 나노와이어에 의해서 흡수되는 광의 파장은 나노와이어의 반경에 비례한다 - 반경이 클수록, 흡수되는 파장이 크다. 그에 따라, 나노와이어 필터는 감색형(subtractive) 컬러 필터이고, 그러한 필터는, 좁은 파장 범위만을 투과시키는 협대역 필터를 도시하는 도 1c에 도시된 예와 대조적으로, 좁은 파장 범위 내의 광을 차단한다. 감색형 컬러 필터임에도 불구하고, 나노와이어 필터가 CCD 어레이와 같은 이미지 센서에 장착되어, 다중 스펙트럼 이미지를 형성할 수 있을 것이다.
발명자는 또한, 나노와이어의 반경을 기초로 특별한 파장의 광을 필터링하는 나노와이어 필터를 생성하는 것의 장점이, 필터가 단일 포토리소그래피 단계만으로 생성될 수 있다는 것임을 인지하고 이해하였다. 필터의 상이한 부분들이 상이한 반경들을 가지는 나노와이어를 포함하는 실시예에서도, 단일 포토리소그래피 단계만이 요구된다. 이는, 예를 들어, 복수의 정밀하게 제조된 유전체 재료의 층을 필요로 하는 다중 층 유전체 간섭 필터에 대비하여 유리하다. 상이한 파장을 투과시키는 필터의 상이한 부분을 가지는 다중 층 유전체 간섭 필터를 생성하는 프로세스는 보다 더 복잡하고 복수의 리소그래피 단계를 필요로 할 수 있을 것이다.
발명자는 또한, 이미지 센서에 의한 검출에 앞서서 필터를 이용하는 것은, 입사 광의 작은 부분만이 검출되는 반면 광의 대부분이 필터에 의해서 흡수되거나 반사되기 때문에, 낮은-광 레벨 환경에서 열등한 성능을 가진다는 것을 인지하고 이해하였다. 따라서, 일부 실시예는 나노와이어 디바이스에 관한 것으로서, 각각의 나노와이어는 p-n 접합부를 가지고 특별한 파장의 광을 선택적으로 검출한다. 이러한 방식에서, 각각의 나노와이어가 파장 선택적 광검출기로서 작용한다. 선택된 파장 이외의 파장의 광이 나노와이어 어레이를 통해서 투과된다. 발명자는, 투과된 광이 폐기되게 하는 것 대신에, 통상적인 광검출기가 나노와이어 구조물 아래에 배치되어 투과되는 광을 검출할 수 있다는 것을 인지하고 이해하였다. 이러한 방식에서, 매우 적은 광이 폐기되는데, 이는 입사 광의 대부분이 나노와이어 광검출기 또는 통상적인 광검출기에 의해서 검출되기 때문이다. 입사 광이 그러한 이미징 디바이스에 의해서 보다 효율적으로 이용되기 때문에, 적은 광 환경에서의 동작이 통상적인 디지털 이미징 디바이스 보다 우수하다.
일부 실시예는 폴리머 내에 매립된 나노와이어의 어레이를 포함하는 광학적 장치에 관한 것이다. 예로서 그리고 비제한적으로, 광학적 장치가 광학적 필터, 광학적 필터를 포함하는 이미징 디바이스, 또는 광학적 필터를 포함하는 디스플레이 디바이스일 수 있을 것이다. 도 2a는 폴리머(212) 내에 매립된 나노와이어(210)를 포함하는 광학적 필터(200)의 횡단면의 측면도를 도시한다. 나노와이어(210)가 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있을 것이다. 필터링되는 광의 파장 근처에서 비교적 큰 굴절률을 가지는 재료를 이용하는 것이 바람직할 수 있을 것이다. 예를 들어, 나노와이어의 피크 흡수 파장에서 2.0 보다 큰 굴절률이 바람직할 수 있을 것이다. 나노와이어의 피크 흡수 파장에서 3.0 보다 큰 굴절률이 보다 바람직하다. 일부 실시예에서, 나노와이어(210)가 반도체 재료로 제조될 수 있을 것이다. 예로서 그리고 비제한적으로, 반도체 재료가 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 또는 인듐 갈륨 비화물(InGaAs)일 수 있을 것이다. 반도체 재료는 희망하는 필터링 파장을 기초로 선택될 수 있을 것이다. 예를 들어, 실리콘이 가시광선(약 380 nm 내지 750 nm 범위) 및 근적외선(NIR)(약 750 nm 내지 1.4 ㎛ 범위)과 함께 이용되도록 선택될 수 있는 반면, 게르마늄은 단파장 적외선(SWIR)(약 1.4 ㎛ 내지 3.0 ㎛ 범위)에서의 이용을 위해서 선택될 수 있을 것이다.
나노와이어(210)가 임의의 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 나노와이어(210)는 제1 방향을 따라 길이방향으로 연장한다. 나노와이어가 임의의 적합한 길이일 수 있을 것이다. 예로서 그리고 비제한적으로, 나노와이어가 1.0 내지 2.0 ㎛ 길이일 수 있을 것이다. 제1 방향에 수직인 나노와이어의 횡단면적은 나노와이어의 스펙트럼 응답을 결정한다. 도 2b는 폴리머(212) 내에 매립된 원형 나노와이어(210)의 어레이의 상면도를 도시한다. 도 2b의 나노와이어는 원형과 유사하게 성형된 횡단면을 가진다. 실시예가 그러한 것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시예가 타원형, 정사각형, 직사각형, 또는 임의의 다른 횡단면 형상을 포함할 수 있을 것이다. 원형 횡단면들을 가지는 나노와이어들은 임의의 편광의 광에 대해서 동일하게 응답한다. 원형 나노와이어에 대한 필터링된 파장은 나노와이어의 반경에 의해서 결정된다. 타원형 횡단면을 가지는 나노와이어는, 다른 한편으로, 광의 편광에 의존하여 상이한 파장을 필터링한다. 타원의 단축을 따라서 배향된 편광을 가지는 광은, 타원의 장축을 따라서 배향된 편광을 가지는 광 보다, 작은 파장에서 피크 흡수될 것이다.
임의의 적합한 수의 나노와이어가 어레이 내에 포함될 수 있을 것이다. 또한, 어레이 내의 나노와이어들 사이의 임의의 적합한 간격이 이용될 수 있을 것이다. 도 2a 및 2b는 1.0 ㎛의 동일한 간격을 가지는 나노와이어를 도시한다. 도 2c는 1.0 ㎛의 간격을 가지는 실리콘 기판 상의 실리콘 나노와이어의 어레이의 주사전자현미경 이미지이다. 그러나, 실시예가 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 나노와이어들 사이의 500 nm 분리가 이용될 수 있을 것이다. 도 2b는 제1 방향 및 제2 방향(도 2b에서 수직 및 수평으로 표시됨) 모두를 따른 동일한 간격을 도시한다. 그러나, 나노와이어들 사이의 간격이 균일할 필요는 없다. 나노와이어의 간격은 어레이 내의 위치에 의존하여 달라질 수 있을 것이다. 예를 들어, 나노와이어의 어레이의 제1 하위-어레이가 제1 간격을 가질 수 있을 것이고, 나노와이어의 어레이의 제2 하위-어레이가 제2 간격을 가질 수 있을 것이다. 임의의 적합한 수의 나노와이어 및 하위-나노와이어가 이용될 수 있을 것이다. 실시예는 어레이 내의 나노와이어의 임의의 특별한 간격 또는 개체수로 제한되지 않는다.
나노와이어(210)는 임의의 적합한 크기의 횡단면을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 가시광선 및 NIR 스펙트럼의 광을 흡수하는 원형 실리콘 나노와이어가 45-80 nm 범위의 반경을 가질 수 있을 것이다. 나노와이어에 의해서 흡수되는 광의 파장은 원형 횡단면의 반경에 비례한다. 도 3은, 여러 반경의 원형 실리콘 나노와이어의 경우에, 필터로 입사하는 광의 파장에 대한 필터 투과의 실험적 측정을 도시한다. 도 3에 도시된 측정은, 각각 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 및 80 nm의 반경에 상응하는, 채널 1-8을 도시한다. 예로서, 45 nm의 반경을 가지는 원형 실리콘 나노와이어가 약 470 nm의 피크 흡수 파장을 가지고, 80 nm의 반경을 가지는 원형 실리콘 나노와이어가 약 870 nm의 피크 흡수 파장을 가진다.
광학적 필터(200)의 실시예가 임의의 적합한 폴리머(212)를 이용할 수 있을 것이다. 필터에 의해서 투과되는 광이 광검출기에 의해서 검출되는 실시예에서, 폴리머(212)가 검출되는 스펙트럼 범위에 대해서 실질적으로 투명한 것이 바람직할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 폴리머가 폴리디메틸실록산(PDMS)일 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예가 타원형 나노와이어를 이용할 수 있을 것이다. 그러한 실시예에서, 나노와이어의 스펙트럼 응답은 입사 광의 편광에 의존한다. 도 4a는 타원형 나노와이어(402)를 포함하는 필터(400)를 도시한다. 각각의 나노와이어의 횡단면은 100 nm의 단축 및 200 nm의 장축을 가지는 타원형이다. 필터(400) 상으로 입사하는 광이 수평으로 편광화되고(410) 타원의 단축과 정렬될 수 있거나, 수직으로 편광화되고(412) 타원의 장축과 정렬될 수 있을 것이다. 도 4b는 수평 및 수직 모두로 편광화된 광에 대한 파장의 함수로서 필터의 투과를 보여줌으로써 필터의 스펙트럼 응답을 도시한다. 수평 광에 대한 흡수 피크는 약 510 nm인 반면, 수직으로 편광화된 광의 흡수 피크는 약 650 nm이다. 임의의 적합한 길이의 장축 및 단축이 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
도 5a 및 5b는, 어떻게 나노와이어 필터가 단색성 이미지 센서와 함께 이용되어 콤팩트하고(compact), 효율적이며, 다중 스펙트럼적인 이미징 디바이스를 생성할 수 있는지를 도시한다. 도 5a는 일부 실시예에 따른 이미징 디바이스(500)의 하위-픽셀의 어레이를 도시한다. 이미지 센서가 하위-픽셀의 어레이로 세그먼트화된다(여기에서 하위-픽셀의 정의를 설명하기 위해서, 하위-픽셀(502)이 쇄선으로 도시되어 있다). 4개의 하위-픽셀의 단위 셀이 픽셀을 형성한다(여기에서 픽셀의 정의를 설명하기 위해서, 픽셀(504)이 쇄선으로 도시되어 있다). 픽셀의 각각의 하위-픽셀은, λ1, λ2, λ3, 및 λ4로 도시된, 상이한 파장의 범위를 검출한다. 단위 셀은 총 64개의 하위-픽셀을 포함하는 픽셀의 4 x 4 어레이로 반복되고, 16개의 하위-픽셀은 4개의 파장 범위의 각각을 검출한다. 도 5a의 실시예는 예시적인 것이고 제한을 의미하는 것이 아니다. 임의 수의 픽셀 및 하위-픽셀이 이미지 센서 어레이에서 이용될 수 있을 것이다. 그러한 수는, 이미징 디바이스의 희망하는 용도 및 검출되는 스펙트럼 범위의 수를 기초로 선택될 수 있을 것이다.
도 5b는 3 x 3 픽셀 이미지 이미징 디바이스(550)을 도시하고, 여기에서 각각의 픽셀은 3 x 3 어레이 내에 9개의 하위-픽셀을 포함한다. 이미징 디바이스(550)는 단색성 이미지 센서(560) 및 필터(570)를 포함한다. 필터는 PDMS 내에 매립된 나노와이어를 포함한다. 하위-픽셀의 각각이 나노와이어(572)의 어레이를 포함하고, 특별한 하위-픽셀의 나노와이어의 각각이 동일한 반경을 가지고, 그에 따라, 동일한 파장의 광을 흡수한다. 픽셀 내의 각각의 하위-픽셀은 상이한 파장을 흡수하고 그에 따라 상이한 크기의 반경을 가진다. 예로서, 도 5b는 제1 반경을 가지는 제1 하위-픽셀의 나노와이어(572a)의 어레이 및 제1 반경보다 큰 제2 반경을 가지는 제2 하위-픽셀의 나노와이어(572b)의 어레이를 도시한다.
필터(570)는 임의의 적합한 방식으로 단색성 이미지 센서(560)에 부착될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 필터(570)가 단색성 이미지 센서(560)의 검출 표면에 직접적으로 도포된다. 다른 실시예에서, 필터(570)와 단색성 이미지 센서(560) 사이에 하나 이상의 광학적 요소가 존재할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 필터(570)의 나노와이어가 단일 리소그래피 단계로 생성될 수 있을 것이다. 나노와이어의 어레이가 복수의 하위-어레이로 분할될 수 있을 것이고, 각각의 하위-어레이가 하위-픽셀과 연관된다. 임의 수의 나노와이어가 하위-픽셀과 연관된 하위-어레이 내에 포함될 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하위-픽셀이 24 ㎛ x 24 ㎛이고 하위-픽셀이 24 x 24 나노와이어의 하위-어레이를 포함한다(하위-어레이 당 576개의 나노와이어). 전체적으로 필터와 연관된 어레이가 임의의 적합한 수의 하위-어레이로 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, 픽셀을 나타내는 단위 셀이 임의 수의 하위-픽셀를 포함할 수 있을 것이고, 각각의 하위-픽셀은 상이한 파장의 세트를 필터링한다. 그에 따라, 도 5b에 도시된 3 x 3 픽셀 이미징 디바이스(550)의 각각이 단위 셀(픽셀)은, 9가지 상이한 방식으로 광을 필터링하기 위해서 상이한 필터를 각각 가지는, 하위-픽셀의 3 x 3 어레이를 포함할 수 있을 것이다.
도 6의 (a)-(c)는 일부 실시예에 따른 나노와이어 필터를 제조하는 방법을 도시하고 도 7과 관련하여 설명되며, 도 7은 일부 실시예에 따른 나노와이어 필터를 제조하는 방법(700)의 흐름도이다.
동작(act)(710)에서, 복수의 나노와이어(604)가 기판(602)의 제1 표면 상에 형성된다. 나노와이어의 길이방향 축이 기판(602)의 제1 표면에 수직이 되도록, 나노와이어(604)가 "수직으로" 배열된다. 전술한 바와 같이, 나노와이어가 임의의 적합한 길이 및 형상을 가질 수 있을 것이다. 나노와이어(604)가 복수의 하위-어레이를 포함하는 어레이로 형성될 수 있을 것이고, 각각의 하위-어레이가 동일한 반경의 나노와이어를 포함하나, 다른 하위-어레이 내의 나노와이어는 상이한 반경을 가진다. 나노와이어(604)가, 원형 또는 타원형과 같은, 임의의 적합한 횡단면 형상을 가질 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 기판(602)이 나노와이어(604)와 동일한 재료로 제조되도록, 나노와이어(604)가 기판 재료 자체로 형성된다. 다른 실시예에서, 나노와이어(604)가 기판(602)과 상이한 재료로 형성될 수 있을 것이다. 기판 상에 나노와이어를 형성하는 하나의 예시적인 방법에 관한 상세 내용이 도 8과 관련하여 이하에서 설명된다.
동작(720)에서, 복수의 나노와이어가 폴리머 층(606) 내에 매립된다. PDMS와 같은, 임의의 적합한 폴리머가 이용될 수 있을 것이다. 나노와이어가 임의의 적합한 방식으로 폴리머 내에 매립될 수 있을 것이다. 예를 들어, PDMS가 수직 나노와이어를 가지는 웨이퍼 상으로 스핀 코팅될 수 있을 것이다. 이어서, PDMS 층(606)이 경화되고 냉각된다.
동작(730)에서, 나노와이어(604)가 매립된 폴리머 층(606)이 기판(602)으로부터 분리된다. 이는 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, 폴리머 층(606)이, 면도칼(610)과 같은, 컷팅 디바이스를 이용하여 기판(602)으로부터 컷팅될 수 있을 것이다. 폴리머(606)를 기판(602)으로부터 분리하는 것에 의해서, 폴리머(606)를 포함하는 필터가 얻어지고, 필터의 양 표면은 다른 층으로부터 자유롭게 된다(free)(예를 들어, 기판 층이 컷팅되어 제거된다). 이러한, 상단 표면 또는 하단 표면이 광 입사 표면으로서 이용될 수 있을 것이고, 나머지 표면이 광 출력 표면으로서 이용될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 나노와이어(604)가 임의의 적합한 방식으로 기판(602) 상에 형성될 수 있을 것이다. 도 8은 기판(602) 상에 나노와이어(604)를 형성하기 위한 방법(800)의 흐름도이다. 동작(810)에서, 레지스트 층이 기판의 제1 표면 상에 형성된다. 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은, 임의의 적합한 레지스트가 이용될 수 있을 것이다.
동작(820)에서, 나노와이어의 희망하는 크기 및 형상의 복수의 홀이 레지스트 층 내의 희망 위치에 형성된다. 홀이 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 전자 비임 리소그래피를 이용하여 희망하는 레지스트의 영역을 노출시킬 수 있고, 그에 따라, 현상되었을 때, 레지스트 층의 노출된 영역이 린싱되어 제거될 수 있을 것이다. 레지스트 층 내에 남아 있는 홀이 하부 기판의 표면을 노출시킨다.
동작(830)에서, 복수의 홀이 하드 마스크 재료로 적어도 부분적으로 충진된다. 임의의 적합한 하드 마스크 재료가 이용될 수 있을 것이다. 바람직하게, 하드 마스크 재료는, 기판의 재료가 에칭되는 레이트(rate) 보다 더 낮은 레이트로 에칭된다. 예를 들어, 금속 재료가 하드 마스크 재료로서 이용될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 홀을 충진하기 위해서 알루미늄이 이용된다. 홀이 임의의 적합한 방식으로 알루미늄으로 충진될 수 있을 것이다. 예를 들어, 알루미늄이 열 증발기를 이용하여 증발될 수 있을 것이다.
동작(840)에서, 레지스트 층이 제거되어, 하드 마스크(예를 들어, 알루미늄)로 커버된 기판 위치 이외의 모든 위치에서 기판의 표면을 노출시킨다. 레지스트 층은, 전체 웨이퍼를 아세톤 내에 침잠시키는 것과 같은, 임의의 적합한 방식으로 제거될 수 있을 것이다. 실시예는 아세톤을 이용하는 것으로 제한되지 않는다. 레지스트 재료를 용해하는 임의의 액체가 이용될 수 있을 것이다.
동작(850)에서, 하드 마스크에 의해서 커버되지 않은 기판의 부분이 에칭된다. 임의의 적합한 에칭 프로세스가 이용될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 에칭제로서 SF6 및/또는 C4F8 를 이용하는, 반응 이온 에칭이 이용된다. 에칭 후에, 나노와이어가 형성되고, 나노와이어가 원래의 기판 재료로부터 형성됨에 따라 기판에 일체로 부착된다.
일부 실시예에서, p-n 접합부 또는 p-i-n 접합부와 같은, 광전기 요소가 반도체 나노와이어 내에 형성될 수 있을 것이다. 그러한 광전기 요소가 존재할 때, 나노와이어는, 반경과 같은, 나노와이어의 횡단면의 특성에 의해서 제어되는 스펙트럼적 응답을 가지는 광검출기로서 작용한다.
도 9는 p-i-n 접합부를 가지는 단일 나노와이어 광검출기(900)의 예시적인 실시예를 도시한다. 나노와이어(900)가 임의의 반도체 재료로 형성될 수 있을 것이다. 예로서 그리고 비제한적으로, 실리콘 또는 게르마늄이 이용될 수 있을 것이다. 나노와이어(900)가 제1 전도성 타입의 기판(910), 제1 전도성 타입의 제1 나노와이어 영역(920), 제2 진성(intrinsic) 나노와이어 영역(930), 제2 전도성 타입의 제3 나노와이어 영역(940), 투명 전도체(950), 및 나노와이어를 둘러싸는 폴리머 층(960)을 포함한다. 예로서, 제1 전도성 타입이 n-타입일 수 있을 것이고, 제2 전도성 타입이 p-타입일 수 있을 것이다. 그러나, 실시예가 이러한 것으로 제한되지는 것은 아니다. 이하의 설명을 위한 목적에서, 기판이 n-타입 반도체(n+)가 될 것이다.
도 9에서, 기판(910) 및 제1 나노와이어 영역(920)이 동일한 도핑 특성을 가지는 n-타입 반도체이다. 진성 영역(930)이 또한 n-타입이나, 낮은 도너(n-) 농도를 가진다. 제3 나노와이어 영역(940)은 p-타입 반도체(p+)이다. 이러한 구조는 포토다이오드 검출기로서 작용한다. 나노와이어 상으로 입사하는 광은, 나노와이어 횡단면의 특성에 의해서 결정되는 바와 같이, 흡수될 수 있을 것이고, 광이 흡수될 때, 광전류가 발생된다. 이러한 방식에서, 나노와이어에 의해서 흡수되는 파장의 광의 양이 정량적으로 측정될 수 있을 것이다.
나노와이어의 영역이 임의의 적합한 크기일 수 있을 것이다. 예로서 그리고 비제한적으로, 나노와이어의 전체 길이가 2.0-3.0 ㎛ 일 수 있을 것이고, 나노와이어들 사이의 간격이 1.0 ㎛일 수 있을 것이다. 제1 나노와이어 영역(920)이 600 nm 길이이고, 제2 진성 나노와이어 영역(930)이 1400 nm 길이이고, 제3 p-타입 나노와이어 영역(940)이 100 nm 길이이다. 나노와이어의 반경은, 각각의 나노와이어가 흡수하도록 설계된 광의 파장을 기초로, 80-140 nm에서 변화된다.
나노와이어가, 이격부재로서 작용하는, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)와 같은, 폴리머(960) 내에 매립될 수 있을 것이다. 실시예가 PMMA로 제한되지 않는데, 이는 임의의 폴리머가 이용될 수 있기 때문이다. 투명 전도체(950)가 폴리머 층(960)의 상단에 그리고 p-타입 제3 나노와이어 영역(940)의 위에 배치되어, 나노와이어 광검출기(900)를 위한 전기적 접촉부를 형성한다. 예로서 그리고 비제한적으로, 투명한 전도체(950)가 인듐 주석 산화물(ITO)로 형성될 수 있을 것이다.
도 9의 나노와이어 광검출기(900)가 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있을 것이다. 도 10a-c가 나노와이어 광검출기(900)을 형성하는 하나의 가능한 방법을 도시하고 도 11과 함께 설명되며, 도 11은 나노와이어 광검출기(900)를 형성하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
동작(1110)에서, 기판, n-타입 층 및 p-타입 층을 포함하는 에피택셜 구조물이 형성된다. 이는 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, n-타입 기판(1010) 및 n- 실리콘 에피택셜 층(1020)을 포함하는, 실리콘 에피택셜 웨이퍼가 시작 지점으로서 이용될 수 있을 것이다. n- 실리콘 에피택셜 층이 임의의 적합한 두께일 수 있을 것이다. 예로서 그리고 비제한적으로, 그 두께가 초기에 1.5 ㎛ 두께일 수 있을 것이다. 붕소 확산을 이용하여 n- 실리콘 에피택셜 층의 상단 부분을 p+ 로 도핑하는 것에 의해서, p-타입 층(1030)이 형성될 수 있을 것이다. 이러한 도핑은 n- 실리콘 에피택셜 층의 전체적인 두께를 감소시키고 p-i-n 접합부의 기본적인 구조를 형성한다.
동작(1120)에서, 금속 마스크(1040)가 p-타입 층(1030)의 상단 표면으로 부가된다. 금속 마스크가 임의의 희망하는 간격, 그리고 임의의 희망하는 크기 또는 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 금속 마스크가 또한 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 나노와이어 필터의 형성에 관한 상기 설명에서 이용된 기술을 실시하여, 금속 마스크(1040)를 생성할 수 있을 것이다. 동작(1130)에서, 금속 마스크(1040)에 의해서 커버되지 않은 에피택셜 구조물의 부분을 에칭으로 제거하여, p-i-n 접합부를 포함하는 나노와이어(1050)를 생성한다. 이는, 반응성 이온 에칭과 같은, 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 그러나, 임의의 건식 에칭 기술이 이용될 수 있을 것이다.
동작(1140)에서, 나노와이어(1050)가 폴리머 층 내에 매립되도록, 폴리머 층(1060)이 형성된다. 임의의 적합한 폴리머가 이용될 수 있을 것이다. 도 10c에 도시된 예에서, PMMA 가 이용된다. PMMA 층(1060)은, PMMA를 에칭된 웨이퍼 상으로 스핀 주조(spin casting)하고 웨이퍼를 경화하는 것에 의해서 생성될 수 있을 것이다. 동작(1150)에서, 생성된 나노와이어(1050)의 적어도 일부 상에 전기적 접촉부(1070)가 형성된다. 이는, 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 인듐 주석 산화물이 40 nm의 두께까지 디바이스 상으로 스퍼터링된다. 임의의 적합한 전도성 재료를 이용하여, 전기적 접촉부(1070)를 형성할 수 있을 것이다. 바람직하게, 재료는, 검출되는 파장 범위에서 투명하다.
전술한 나노와이어 광검출기가 어레이로 생성될 수 있을 것이고, 하나의 나노와이어 광검출기가 제1 파장을 검출하고 제2 나노와이어 광검출기가 제1 파장과 상이한 제2 파장을 검출한다. 또한, 나노와이어 광검출기를 포함하는 이미징 디바이스로 입사하는 광은, CCD 어레이와 같은 통상적인 광검출기의 어레이 위의 나노와이어 광검출기의 어레이를 포함하는 것에 의해서 효과적으로 검출될 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 이미징 디바이스 상으로 입사하는 광의 거의 전부가 검출된다.
도 12는 통상적인 광검출기(1220) 위의 나노와이어 광검출기(1230, 1240 및 1250)를 가지는 예시적인 이미징 디바이스(1200)를 도시한다. 각각의 나노와이어 광검출기가 상이한 파장을 검출하도록, 나노와이어 광검출기의 각각이 상이한 반경을 가진다. 예를 들어, 단지 3개의 상이한 나노와이어 광검출기가 도시되어 있고, 간결함을 위해서, 적색, 녹색 및 청색 광(화살표로 표시됨)을 각각 흡수하는 나노와이어 광검출기(1230, 1240 및 1250)가 도시되어 있다. 임의 수의 상이한 나노와이어 광검출기가 이용될 수 있을 것이고, 나노와이어 광검출기가 적색, 녹색 및 청색 광을 검출하는 것으로 제한될 필요가 없다는 것을 이해하여야 할 것이다. 임의의 적합한 파장의 광이 검출될 수 있을 것이다.
적색 광을 검출하는 나노와이어 광검출기(1230)에 초점을 맞추면, 다른 파장의 광이 나노와이어 광검출기(1230)를 지나서 투과되는 것이 도시되어 있다. 그에 따라, 광이 입사되는 측부(side)로부터의 나노와이어 광검출기(1230)의 대향 측부 상에서, 나노와이어 광검출기(1230) 아래에 배치된 광검출기(1220)는 투과된 광을 검출한다. 통상적인 광검출기(1220)는 나노와이어 광검출기(1230) 보다 상당히 더 넓은 스펙트럼 응답을 가지고, 그에 따라 다른 파장의 광을 검출할 수 있다. 이러한 설명은, 나노와이어 광검출기(1240 및 1250)가 각각 녹색 및 청색 광을 검출한다는 것을 제외하고, 다른 나노와이어 광검출기(1240 및 1250)에도 적용된다.
전술한 나노와이어 필터에서와 같이, 나노와이어 광검출기가 동일한 파장의 광을 모두 검출하는 하위-픽셀과 연관된 하위-어레이로 정렬될 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 통상적인 이미징 디바이스 보다 더 큰 백분율의 입사 광을 이용하는 다중 스펙트럼 이미징 디바이스가 생성될 수 있을 것이다.
실시예가 다양한 용도에서 이용될 수 있을 것이다. 필터가 전형적으로 이용되는 임의 용도에서, 나노와이어에 기초한 필터가 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 나노와이어 필터가 디스플레이 디바이스, 프로젝터 디바이스, 및 이미징 디바이스에서 이용될 수 있을 것이다. 나노와이어 광검출기가 임의의 이미징 용도에서 이용될 수 있을 것이다. 이미징 용도에는, UV, 가시광선, NIR 및/또는 IR 파장에서 동작하는 디지털 카메라가 포함될 수 있을 것이다. 디지털 카메라 용도는 스틸 카메라 및 비디오 카메라 모두를 포함한다.
적어도 하나의 실시예의 몇몇 양태를 설명하였지만, 여러 가지 변경, 수정, 및 개선이 당업자에 의해서 용이하게 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술한 나노와이어 필터가, 이미지 디스플레이 디바이스와 같은, 임의의 적합한 용도에서 이용될 수 있을 것이다. 또한, 변화되는(varying) 반경을 가지는 나노와이어를 단일 하위-어레이 내에서 이용하여 필터의 스펙트럼 응답을 조정할 수 있을 것이다. 또한, 전술한 용도가 가시광선 및 적외선 파장을 벗어난 다른 전자기적 스펙트럼의 범위에 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 나노와이어 필터 및 광검출기가 자외선 및 마이크로파 복사선에서의 이용을 위해서 생성될 수 있을 것이다.
또한, 전술한 특별한 실시예의 임의 양태가 전술한 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 양태와 조합될 수 있을 것이다. 예를 들어, 광검출기가 없는 나노와이어 필터가 나노와이어 필터와 함께 이용될 수 있을 것이다.
그러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시 내용의 일부가 되는 것으로 의도되었으며, 발명의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 의도되었다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예시적인 것이다.
본 발명은 전술한 설명에서 기술된 또는 도면에 도시된 구성 및 구성요소의 배열의 구체적인 내용으로 그 용도가 제한되지 않는다. 발명은 다른 실시예가 될 수 있고 여러 가지 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용된 문구 및 기술적 용어는 설명을 목적으로 하는 것이고, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. "포함한다", "구비한다", "가진다", "함유한다", "수반한다" 및 그 변형 용어의 사용은 그 용어 다음의 목록에 기재된 항목뿐만 아니라 부가적인 항목을 포함한다.
적어도 하나의 예가 제공된 방법으로서 발명이 구현될 수 있을 것이다. 방법의 일부로서 실시되는 동작이 임의의 적합한 방식으로 순서를 이룰 수 있을 것이다. 따라서, 비록 설명적인 실시예에서 순차적인 동작으로 도시되어 있지만, 동작이 설명된 것과 상이한 순서로 실시되는 실시예가 구성될 수 있을 것이고, 그러한 상이한 순서에는 일부 동작을 동시적으로 실시하는 것이 포함될 수 있을 것이다.
청구항 및/또는 명세서에서 "제 1", "제 2" 및 "제3" 등과 같은 서수적 용어를 사용한 것은 그 자체가, 방법의 동작이 실시되는 다른 또는 임시의 순서에 대비한 하나의 청구 요소의 임의의 우선성, 선행성, 또는 순서를 의미하는 것이 아니고, 특정 명칭을 가지는 하나의 청구 요소를 동일한 또는 유사한 명칭을 가지는 다른 요소로부터 구분하여 청구 요소들을 구분하기 위한 레이블로서 단지 사용된 것이다.

Claims (20)

  1. 광학적 장치이며:
    필터의 광 입사 표면에 실질적으로 수직으로 배향된 나노와이어의 어레이를 포함하는 광학적 필터를 포함하고,
    광학적 필터는 입사 표면 상으로 입사하는 제1 파장의 광을 투과시키고, 제1 파장은 나노와이어의 횡단면 형상에 기반하는, 광학적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    나노와이어의 어레이가 폴리머 내에 매립되는, 광학적 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    폴리머가 폴리디메틸실록산(PDMS)인, 광학적 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    나노와이어의 각각이 실질적으로 원형인 횡단면 형상을 가지고, 제1 파장이 나노와이어의 반경에 기반하는, 광학적 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    나노와이어의 각각이 실질적으로 타원형인 횡단면 형상을 가지고, 각각의 나노와이어는, 광이 제1 편광을 가질 때, 제1 파장의 광을 투과시키고, 광이 제2 편광을 가질 때, 제2 파장의 광을 투과시키는, 광학적 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    나노와이어의 어레이가 복수의 하위-어레이를 포함하고, 각각의 하위-어레이는 복수의 나노와이어를 포함하고, 각각의 하위-어레이 내의 복수의 나노와이어의 각각이 동일한 횡단면 형상을 가지는, 광학적 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    광학적 필터에 의해서 투과된 광을 검출하도록 구성된 광검출기의 어레이를 더 포함하는, 광학적 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    나노와이어의 어레이가 복수의 하위-어레이를 포함하고, 각각의 하위-어레이가 복수의 나노와이어를 포함하며; 그리고
    광검출기의 어레이의 각각의 광검출기가 나노와이어의 단일 하위-어레이에 의해서 투과된 광을 수신하도록 구성되는, 광학적 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    나노와이어가 반도체 재료를 포함하는, 광학적 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    반도체 재료가 실리콘 또는 게르마늄인, 광학적 장치.
  11. 광학적 필터를 제조하는 방법이며:
    기판 상에 복수의 나노와이어를 형성하는 단계로서, 나노와이어는 기판의 표면에 실질적으로 수직으로 배열되는, 복수의 나노와이어 형성 단계;
    복수의 나노와이어를 폴리머 층 내에 매립하는 단계; 및
    폴리머 층 및 복수의 나노와이어를 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    복수의 나노와이어를 형성하는 단계가:
    기판 상에 복수의 금속 마스크를 형성하는 단계; 및
    복수의 금속 마스크로 커버되지 않은 기판의 부분을 에칭하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    기판 상에 복수의 금속 마스크를 형성하는 단계가:
    기판 상에 레지스트 층을 형성하는 단계;
    기판을 노출시키기 위해서 복수의 위치에서 레지스트 층 내에 복수의 홀을 형성하는 단계;
    복수의 홀을 금속 재료로 적어도 부분적으로 충진하는 단계로서, 금속 재료가 기판과 접촉하는, 충진하는 단계; 및
    레지스트 층을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 이미징 디바이스이며:
    기판 상에 형성된 나노와이어의 어레이를 포함하고, 나노와이어의 어레이 내의 적어도 하나의 나노와이어는, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 나노와이어에 의해서 흡수되는 입사 광자를 기초로 광전류를 생성하기 위한 광전기 요소를 포함하는, 이미징 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 광전기 요소가 p-n 접합부인, 이미징 디바이스.
  16. 제14항에 있어서,
    어레이 내의 적어도 2개의 나노와이어가 특별한 파장의 입사 광자를 선택적으로 흡수하기 위해서 상이한 반경들을 가지는, 이미징 디바이스.
  17. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 나노와이어 아래의 적어도 하나의 광검출기를 더 포함하고, 적어도 하나의 나노와이어가 제1 파장의 광자를 흡수하나 제2 파장의 광자는 흡수하지 않으며, 광검출기가 제2 파장의 광자를 흡수하는, 이미징 디바이스.
  18. 이미징 디바이스를 제조하는 방법이며:
    n-타입 층과 p-타입 층 사이에 p-n 접합부를 생성하기 위해서, n-타입 반도체 층 및 p-타입 반도체 층을 포함하는 에피택셜 구조물을 기판 상에 형성하는 단계;
    기판 상에 나노와이어의 어레이를 형성하기 위해서 에피택셜 구조물을 에칭하는 단계로서, 각각의 나노와이어가 에피택셜 구조물 내에 형성된 바와 같은 p-n 접합부를 포함하는, 에칭 단계; 및
    나노와이어의 어레이 내의 적어도 하나의 나노와이어 상에 전기적 접촉부를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    나노와이어의 어레이의 표면을 적어도 부분적으로 편광화하기 위해서 기판 상에 폴리머 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    폴리머 층이 폴리메틸 메타크릴레이트이고,
    기판을 노출시키기 위해서 복수의 위치에서 레지스트 층 내에 복수의 홀을 형성하는 단계;
    복수의 홀을 금속 재료로 적어도 부분적으로 충진하는 단계로서, 금속 재료가 기판과 접촉하는, 충진하는 단계; 및
    레지스트 층을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
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