KR20180000612A - three-dimentional composite structure, manufacturing method thereof and SERS substrate comprising thereof - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, it is very difficult to achieve a hierarchical three-dimensional structure formed of multiple components that are formed in one-dimensional structure although it is general to design and manufacture a two-dimensional array formed of such a single component. In order to solve this problem, a three-dimensional composite structure of the present invention includes a new wire-on-pillar structure formed by vertically growing a gold nanowire in a radial shape from a side surface portion of a silicon micro pillar. The present invention has obtained a new three-dimensional composite structure which is called as a three-dimensional wire-on-pillar that is different from a zero dimensional dot shaped, one-dimensional linear, or two-dimensional planar gold structure. Such an Au composite structure provides abundant hotspot between neighboring Au nanowires, and a very high surface-enhanced Raman scattering (SERS) signal can be obtained accordingly.

Description

삼차원 복합 구조체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 SERS 기판{three-dimentional composite structure, manufacturing method thereof and SERS substrate comprising thereof}Dimensional composite structure, a method of manufacturing the SUS substrate, and a SERS substrate including the SUS substrate, including a three-dimensional composite structure, a manufacturing method thereof and a SERS substrate,

본 발명은 삼차원 복합 구조체에 관한 것으로 보다 상세하게는 다량의 핫스팟이 형성되어 있는, 마이크로 기둥 및 상기 기둥 측면에 형성된 나노와이어를 포함하는 삼차원 구조의 복합 구조체와 이를 제조하는 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional complex structure, and more particularly, to a complex structure having a three-dimensional structure including a micro-column and a nanowire formed on a side of the column, in which a large amount of hot spots are formed, .

여러 가지 형태의 마이크로, 나노구조체는 다양한 장점 및 특성을 가지기 때문에 활용분야가 넓어 많은 연구자들로부터 수십 년간 많은 관심을 받아왔다.Various types of micro- and nanostructures have various advantages and characteristics and have been widely used for many years by many researchers.

이 중에서도 특히 일차원 구조체는 태양전지, 전하 저장 장치, 트랜지스터, 약물 전달체 및 센서 등의 다양한 용도로의 활용가능성이 높다. 상기 일차원 구조체는 크게 마이크로 나노사이즈의 와이어형태와 마이크로 나노사이즈의 필라(pillar)형태로 나누어볼 수 있다.In particular, the one-dimensional structure is highly likely to be used for various applications such as solar cells, charge storage devices, transistors, drug delivery devices, and sensors. The one-dimensional structure can be roughly classified into a micro-nano-sized wire and a micro-nano-sized pillar.

실리콘 마이크로 기둥(micropillar)의 경우, 동일한 면적을 갖는 종래 판(flat) 형태의 구조체보다 표면 커패시턴스(capacitance)가 상대적으로 높아, 많은 분야에서 널리 사용되어지고 있다.In the case of a silicon micropillar, the surface capacitance is relatively higher than that of a conventional flat structure having the same area and is widely used in many fields.

상기 실리콘 마이크로 기둥 외에도 다양한 형태의 일차원 구조체가 존재하는데, 일예로 금속으로 코팅되거나, 중공형 형태로 제조되는 등 다양한 형태가 공지되어 있다.In addition to the silicon micro pillars, various types of one-dimensional structures exist. For example, various types of structures are known, such as a metal coating or a hollow shape.

이러한 다양한 응용에 장점이 있지만, 대다수의 일차원 구조체를 제조하는데 있어 구조적, 성분적인 한계점이 있었다.While there are advantages to these various applications, there are structural and component limitations in manufacturing a majority of one-dimensional structures.

다시 말해 일차원 구조체는 y 방향(예로, 수직 방향) 또는 xy 평면(예로, 수평 방향) 등의 단순한 방향성(orientation)만으로 특정되며, 제조방법상의 한계로 단일 물질만으로 이루어질 수 있기 때문에, 이러한 일차원 구조체의 제조방법을 통해 다중 방향성을 비롯한 삼차원 형태와 이종 이상의 다양한 물질로 구성된 구조체를 제조하고자 하는 것에는 다소 어려움이 존재한다.In other words, since the one-dimensional structure is specified only by a simple orientation such as the y direction (e.g., vertical direction) or the xy plane (e.g., the horizontal direction) There are some difficulties in manufacturing a structure composed of a three-dimensional shape including a multi-directionality and a variety of materials different from each other through a manufacturing method.

상술한 문제점을 극복하고자, 마이크로필라 어레이의 직경(width), 표면, 높이(height), 배열을 조절함으로써 큰 면적의 제어가능한 삼차원 마이크로 구조체를 제조한 예가 공지되었는데, 이는 하향식 기술과 상향식 기술을 결합한 기존의 제조방법에 대한 대안을 제시하고 있다. 이는 일차원 구조를 복합 구조체로 발전시켰다는 것에 의미가 있으나, 여전히 단일 성분으로만 구성된 구조체라는 한계점이 존재한다. In order to overcome the above-mentioned problems, it is known to produce a large-area controllable three-dimensional microstructure by adjusting the width, surface, height, and arrangement of the micropillar array, which is a combination of top- And suggests alternatives to existing manufacturing methods. This means that the one-dimensional structure has been developed into a complex structure, but there is still a limitation that the structure is composed of only a single component.

본 발명자는 이러한 일차원 마이크로구조체 및 일차원 나노구조체의 우수한 활용 가능성과 다양한 장점들은 유지한 채, 삼차원 형태의 복합 물질로 이루어진 구조체를 제조하고자 노력하였고, 그 결과 종래에는 전혀 인식하지 못했던 서로 다른 물질의 일차원 구조체를 빌딩 블록으로 이용하는 방법을 선도적으로 깨닫고 이를 통해 서로 다른 방향성을 갖도록 제조한 삼차원 복합 구조체를 완성하게 되었다.The present inventors have made efforts to produce a structure made of a three-dimensional composite material while retaining excellent advantages and advantages of the one-dimensional microstructure and the one-dimensional nanostructure. As a result, We realized the three-dimensional complex structure which was manufactured so as to realize the direction of using the structure as a building block and to have different directions through it.

특허문헌 1. 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0097039호Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0097039

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 물질로 이루어진 새로운 구조의 삼차원 복합 구조체를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-dimensional composite structure of a new structure made of different materials.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 삼차원 복합 구조체를 대량으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for mass-producing the three-dimensional complex structure.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 삼차원 복합 구조체를 포함하는 다양한 분야에 응용될 수 있는 SRES 기판 및 이의 용도를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an SRES substrate which can be applied to various fields including the three-dimensional complex structure and its use.

상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object,

기판;Board;

상기 기판 상에 서로 이격 배열된, 마이크로 기둥(pillar); A micro pillars spaced apart from one another on the substrate;

상기 마이크로 기둥의 측면부로부터 수직방향으로 성장 배열된, 금속 나노와이어; 및A metal nanowire growing and arranged in a vertical direction from a side portion of the micropillar; And

상기 마이크로 기둥의 상기 금속 나노와이어 사이에는 나노갭이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체를 제공한다.And a nanogap is formed between the metal nanowires of the micropillar.

상기 마이크로 기둥(pillar)의 평균높이는 1 내지 5 ㎛일 수 있다.The average height of the micro pillars may be 1 to 5 mu m.

상기 마이크로 기둥은 평균높이 20 내지 70% 지점을 기준으로 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부와 측면 하단부로 구분되는 것일 수 있다.The micropillar may be divided into a side upper end portion and a side lower end portion of the micropillar based on an average height of 20 to 70%.

상기 나노갭은 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부에 형성되는 것일 수 있다.The nanogap may be formed on a side upper end portion of the micropillar.

상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛일 수 있다.The distance between the micro pillars may be 0.1 to 1 占 퐉.

상기 금속 나노와이어의 길이는 10 내지 600 ㎚일 수 있다.The length of the metal nanowire may be 10 to 600 nm.

상기 마이크로 기둥의 상단부는 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면보다 매끄러운 표면일 수 있다.The upper end of the micropillar may be a smoother surface than the side surface of the micropillar.

상기 마이크로 기둥과 상기 금속 나노와이어 또는 상기 네트워크 구조 사이의 각도는 80 내지 100 도(°)의 범위 내에 있는 것일 수 있다.The angle between the micropillar and the metal nanowire or network structure may be in the range of 80 to 100 degrees.

상기 다른 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 아래 단계를 포함하는 상기 삼차원 복합 구조체의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a three-dimensional complex structure including the steps of:

Ⅰ) 마이크로 기둥(pillar)이 서로 이격 배열되어있는 기판의 표면을 산소 플라즈마 처리하는 단계;(I) oxygen plasma treatment of the surface of a substrate having micro pillars spaced apart from each other;

Ⅱ) 상기 전처리된 기판과 커플링제를 용매에 혼합한 제1 용액을 접촉시키는 단계;(II) contacting the pretreated substrate with a first solution in which a coupling agent is mixed with a solvent;

Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판의 표면에 금속 나노입자를 고정시키는 단계; 및III) fixing the metal nanoparticles on the surface of the substrate prepared in the step II); And

Ⅳ) 상기 금속 나노입자가 고정된 기판에 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액을 처리하여, 금속 나노와이어를 성장시키는 단계;를 포함한다.And (iv) growing a metal nanowire by treating a second solution for growing the metal nanoparticles on a substrate on which the metal nanoparticles are immobilized.

상기 마이크로 기둥(pillar)의 평균높이는 1 내지 5 ㎛일 수 있다.The average height of the micro pillars may be 1 to 5 mu m.

상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛일 수 있다.The distance between the micro pillars may be 0.1 to 1 占 퐉.

상기 금속 나노와이어의 길이는 10 내지 600 ㎚일 수 있다.The length of the metal nanowire may be 10 to 600 nm.

상기 마이크로 기둥의 상단부는 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면보다 상대적으로 매끄러운 표면일 수 있다.The upper end of the micropillar may be a relatively smooth surface than the side surface of the micropillar.

상기 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 4-아미노프로필트리메톡시실란 및 4-아미노부틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 아미노알킬실란일 수 있다.The coupling agent may be at least one aminoalkylsilane selected from the group consisting of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 4-aminopropyltrimethoxysilane and 4-aminobutyltrimethoxysilane.

상기 용매는 C1 -6의 알코올, 물 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The solvent may be any one selected from the group consisting of C 1 -6 alcohols, water, and mixed solvents thereof.

상기 커플링제와 용매의 혼합 부피비가 1 : 700-1300일 수 있다.The mixing volume ratio of the coupling agent and the solvent may be 1: 700-1300.

제2 용액은 리간드, 환원제 및 금속 전구체를 포함하고, 상기 제2 용액에서 상기 리간드의 함량이 100 내지 300 μM일 수 있다.The second solution comprises a ligand, a reducing agent and a metal precursor, and the content of the ligand in the second solution may be 100 to 300 [mu] M.

상기 리간드는 4-머캅토벤조산(4-mercaptobenzoic acid), 4-머캅토-2-메톡시-벤조산(4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid) 및 3-머캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The ligand may be 4-mercaptobenzoic acid, 4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid and 3-mercaptopropionic acid. ≪ / RTI >

상기 환원제는 L-아스코르브산, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 보로하이드라이드, 하이드라진, 구연산 또는 그 염 및 환원당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이상인 것일 수 있다.The reducing agent may be at least one selected from the group consisting of borohydride, hydrazine, citric acid or a salt thereof, and reducing sugar of L-ascorbic acid, alkali metal or alkaline earth metal.

상기 금속 전구체는 AgNO3, AgCl, AgNO3, HAuClO4, HAuCl4 , H2PtCl6 및 H2Pt(OH)6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.The metal precursor may be at least one selected from the group consisting of AgNO 3 , AgCl, AgNO 3 , HAuClO 4 , HAuCl 4 , H 2 PtCl 6 and H 2 Pt (OH) 6 .

상기 Ⅳ) 단계의 제2 용액으로 담그는 시간은 60 내지 120 분동안 수행될 수 있다.The immersing time in the second solution of the step IV) may be carried out for 60 to 120 minutes.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 삼차원 복합 구조체를 포함하는 표면강화 라만 분광기판을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a surface enhanced Raman spectroscopy plate including the three-dimensional complex structure.

상기 표면강화 라만 분광기판의 용도를 제공하는데, 상기 표면강화 라만 분광기판을 포함함으로써 바이오센서 또는 미세전극 어레이로 사용될 수 있다.The present invention provides the use of the surface enhanced Raman spectroscopy plate, which can be used as a biosensor or a microelectrode array by including the surface enhanced Raman spectroscopy plate.

본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 서로 다른 물질로 삼차원 구조의 새로운 구조체를 제공하고 있으며, 이러한 구조체는 금속 시드와 리간드를 이용한 화학적 방법들을 사용함으로써 저렴하면서도 쉽고 간단히 제조될 수 있다.The three-dimensional complex structure according to the present invention provides a new structure of a three-dimensional structure as a different material. Such a structure can be manufactured easily and easily at low cost by using chemical methods using a metal seed and a ligand.

구체적으로, 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 '비금속 마이크로 기둥 상에 형성된 금속 와이어(이하, 와이어-on-기둥(pillar)라고도 한다)'라는 새로운 구조를 제시함과 동시에 인접한 상기 나노와이어는 삼차원 공간(나노갭)을 두고 서로 이격되어 존재하도록 자기조립되어 고밀도의 핫스팟을 형성한다. 이러한 고밀도의 핫스팟으로 인해 SERS 신호의 극대화가 가능해지며, 기존의 1, 2, 3차원 구조체에 비해 더 많은 핫스팟을 형성한다.Specifically, the three-dimensional complex structure according to the present invention provides a new structure of a metal wire (hereinafter, also referred to as a wire-on-pillar) formed on a non-metallic micro-pillar, (Nanogaps) to form a high-density hot spot. These high-density hotspots enable the SERS signal to be maximized, creating more hotspots than conventional 1, 2 or 3-dimensional structures.

상술한 구조적 특성으로 인해 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 R6G 프로브 분자의 SERS 신호를 향상시킬 수 있고, 구체적으로 아무것도 처리되지 않은 실리콘 기둥(pillar) 어레이보다 520 ㎝-1 피크에서 8.6 X 106 배 만큼 SERS 신호를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 구조체를 제조할 수 있는 새로운 제조방법의 방향을 제시할 수 있으며, 기존 구조체들의 장점들이 향상될 수 있으며, 더 복합적이고 계층적인 구조로 다가가기 위한 발판이 될 수 있다.A three-dimensional composite structure according to the present invention, due to the above-described structural characteristics may enhance the SERS signal of R6G probe molecules and, more specifically silicon pillar nothing is processed (pillar) in 520 ㎝ -1 peak array than 8.6 X 10 6 times It is possible to improve the SERS signal as well as to present the direction of a new manufacturing method capable of manufacturing the structure and to improve the merits of existing structures and to achieve a more complex and hierarchical structure .

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 삼차원 복합 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따라 실리콘 기판 상에서 금 나노와이어를 성장시키는 전반적인 과정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 3은 실시예 1 내지 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1 내지 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체를 각각 SEM으로 촬영한 사진이다. 여기서 a는 실시예 1로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이고, b는 실시예 2로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이고, c는 실시예 3으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이며, d는 실시예 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이다.
도 5는 실시예 1로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이다.
도 6은 실시예 2로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이다.
도 7은 실시예 3으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이다.
도 8은 실시예 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이다.
도 9는 상술한 실시예 5의 2) 단계에서 제조된 실리콘 마이크로 기둥을 위에서 촬영한 SEM이미지(a)와 측면 방향(60 ㅀ 기울기)에서 촬영한 SEM 이미지(b)이다.
도 10은 실시예 5 내지 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체를 SEM으로 촬영한 각각의 이미지이고, 위에서 촬영한 SEM이미지(a, b, c, d)와 위에서 낮은 배율로 촬영한 SEM 이미지(a', b', c', d')이다.
도 11은 실시예 8로 제조된 삼차원 복합 구조체를 측면 방향(60 ㅀ 기울기)에서 촬영한 SEM 이미지(b)이다.
도 12는 R6G에 대한 비교예, 실시예 2, 3 및 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 SERS 스펙트럼(a, b, c, d)과 SEM 이미지(a', b', c', d')이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a three-dimensional complex structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an overall process of growing gold nanowires on a silicon substrate according to embodiments 1 to 4 of the present invention.
3 is a schematic view showing the structure of the three-dimensional complex structure produced from Examples 1 to 4. FIG.
4 is a SEM photograph of the three-dimensional composite structures manufactured in Examples 1 to 4; Where a is the three-dimensional composite structure prepared in Example 1, b is the three-dimensional composite structure prepared in Example 2, c is the three-dimensional composite structure prepared in Example 3, d is the three- Structure.
5 is a SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure produced from Example 1. Fig.
6 is a SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure produced from Example 2. Fig.
7 is an SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure produced from Example 3. Fig.
8 is an SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure produced from Example 4. Fig.
9 is a SEM image (a) taken from above and a SEM image (b) taken from a side direction (60 ° slope) of the silicon micropillar manufactured in the step 2) of Example 5 described above.
FIG. 10 is an image of each of the three-dimensional composite structures manufactured in Examples 5 to 8 taken by SEM. The SEM images (a, b, c, and d) , b ', c', d ').
11 is a SEM image (b) of the three-dimensional composite structure manufactured in Example 8 taken in the lateral direction (60 ° tilt).
12 shows SERS spectra (a, b, c, and d) and SEM images (a ', b', c ', and d) of the three-dimensional complex structure prepared from Comparative Example for R6G, Examples 2, ')to be.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

일반적으로 삼차원 구조체는 삼차원 플라즈모닉 핫스팟 매트릭스로써 응용될 수 있고, 이는 SERS 신호의 현저한 향상을 가져온다. 상기 SERS 핫스팟과 관련된 연구들에서는 영차원 점형상, 일차원 선형, 이차원 판형 형태에 기인한 것들이 대다수이며, 이들의 핫스팟의 밀도는 영차원, 일차원 또는 이차원 판형이라는 근본적인 한계점으로 인해 일정한 수치 이상을 얻지 못한다.In general, the three-dimensional structure can be applied as a three-dimensional plasmonic hotspot matrix, which leads to a significant improvement in the SERS signal. In the studies related to the SERS hotspot, most of them are due to the zero-dimensional point shape, the one-dimensional linear shape, the two-dimensional plate shape, and the density of the hotspots is not more than a certain value due to the fundamental limit of the zero-dimensional, one-dimensional or two- .

추가적으로 상술한 문제를 극복하기 위해 본 발명에서는 실리콘 마이크로 기둥(이하, 마이크로 필러라고도 한다)의 측면에서부터 방사상으로 나노와이어를 성장시킴으로써, "와이어-on-기둥(pillar)"라는 새로운 삼차원 복합 구조체를 제공하고 있다.
Further, in order to overcome the above-mentioned problem, the present invention provides a new three-dimensional composite structure called a "wire-on-pillar" by growing nanowires radially from the side of a silicon micropillar (hereinafter also referred to as a micropillar) .

본 발명의 일 측면은 기판(110); 상기 기판(110) 상에 서로 이격 배열된, 적어도 하나 이상의 마이크로 기둥(pillar)(120); 상기 마이크로 기둥(120)의 측면부로부터 수직방향으로 성장 배열된, 적어도 하나 이상의 금속 나노와이어(130); 및 상기 마이크로 기둥(120,120')의 상기 금속 나노와이어(130,130') 사이에는 나노갭(140a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체에 관한 것으로, 도 1에 이의 구조를 구체적으로 나타내었다.An aspect of the present invention provides a semiconductor device comprising: a substrate; At least one micro pillar 120 spaced apart from one another on the substrate 110; At least one metal nanowire (130) grown and grown in a vertical direction from a side surface of the micropillar (120); And a nanogap 140a are formed between the metal nanowires 130 and 130 'of the micro pillars 120 and 120'. FIG. 1 shows the structure of the three-dimensional complex structure.

상술한 구조를 갖는 본 발명의 삼차원 복합 구조체(100)는 서로 다른 물질을 이용하여 삼차원 구조를 제조한 새로운 형태의 구조체를 제공하고 있다. 또한 상기 마이크로 기둥(120,120') 간에 나노갭(140a)을 다수 포함하는 상기 금속 나노와이어(130,130')의 구조(140)를 도입함으로써, SERS 신호의 극대화가 가능해지며, 상기 나노갭(140a)의 거리를 최소화하여 SERS 신호를 강화하였다.The three-dimensional complex structure 100 of the present invention having the above-described structure provides a new type of structure in which a three-dimensional structure is manufactured using different materials. In addition, by introducing the structure 140 of the metal nanowires 130 and 130 'including a plurality of nano gaps 140a between the micro pillars 120 and 120', the SERS signal can be maximized, The distance was minimized to enhance the SERS signal.

상기 금속 나노와이어(130,130') 사이에 형성된 다수의 상기 나노갭(140a)으로 인해, 고밀도의 핫스팟(hot spot)을 제공하게 되어, SERS 신호를 더욱 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 SERS 신호 크기의 균일성도 가질 수 있다.Due to the plurality of nano gaps 140a formed between the metal nanowires 130 and 130 ', a high-density hot spot can be provided to further increase the SERS signal, and the uniformity of the SERS signal size Lt; / RTI >

상기 기판(110)은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 유리(glass), 석영(Quartz) 및 폴리머(polymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 비금속 물질일 수 있다.The substrate 110 may be any one of non-metallic materials selected from the group consisting of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), glass, quartz, and polymer.

상기 금속은 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The metal may be any one selected from the group consisting of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), and alloys thereof.

상기 마이크로 기둥(pillar)(120)의 평균높이는 1 내지 5 ㎛일 수 있는데, 상기 마이크로 기둥의 평균높이가 5 ㎛를 초과할 경우, 타겟하고자 하는 물질이 상기 마이크로 기둥(120)의 측면 하단부(120c)까지 충분히 침투하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.The average height of the micro pillars 120 may be 1 to 5 占 퐉. If the average height of the micro pillars exceeds 5 占 퐉, the material to be targeted may extend to the side lower ends 120c of the micro pillars 120 ) Can not sufficiently infiltrate into the water.

상기 마이크로 기둥(120)은 상기 마이크로 기둥의 상단부(120a)와 상기 마이크로 기둥의 측면부(120b,120c)로 나누어 볼 수 있고, 상기 마이크로 기둥의 측면부(120b,120c)는 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이 20 내지 70 % 지점을 기준으로 기판과 먼 부분은 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부(120b)라 하고, 기판측과 가까운 부분은 상기 마이크로 기둥의 측면 하단부(120c)라 한다.The micro pillars 120 may be divided into an upper portion 120a of the micro pillars and side portions 120b and 120c of the micro pillars. The side portions 120b and 120c of the micro pillars may be divided into a plurality of A portion distant from the substrate with respect to an average height of 20 to 70% is referred to as a side upper end portion 120b of the micropillar and a portion near the substrate side is referred to as a side lower end portion 120c of the micropillar.

만약 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이가 2.5 내지 5 ㎛인 경우, 상기 나노갭(140a)은 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부(120b)에만 형성되는 것이 바람직하나, 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이가 2.5 ㎛미만으로 낮은 경우에는 상기 마이크로 기둥 측면 상단부(120b)와 측면 하단부(120c) 전반에 걸쳐 상기 나노갭(140a)이 형성될 수 있다.If the average height of the micro pillars 120 is 2.5 to 5 占 퐉, the nanogap 140a may be formed only on the side upper end 120b of the micro pillars, The nano gap 140a may be formed over the micro column side upper end portion 120b and the side lower end portion 120c.

상기 마이크로 기둥(pillar)(120) 사이의 이격거리는 상기 금속 나노와이어(130)의 길이에 따라 결정될 수 있는데, 상기 금속 나노와이어(130)의 길이는 최소 10 ㎚이고, 최대 600 ㎚이므로 이를 감안하여 상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛일 수 있다.The spacing between the micro pillars 120 may be determined according to the length of the metal nanowires 130. The length of the metal nanowires 130 is at least 10 nm and at most 600 nm, The distance between the micro pillars may be 0.1 to 1 占 퐉.

상기 금속 나노와이어(130)의 길이가 10 ㎚ 미만이면 삼차원적 나노갭을 가지기 위한 최소 수준을 달성하지 못하게 되며, 상기 마이크로 기둥의 측면부에서 성장하는 상기 금속 나노와이어의 길이를 10 ㎚ 미만으로 제어하기가 어렵다. 또한 상기 금속 나노와이어(130)의 길이가 600 ㎚를 초과하게 되면 상기 금속 나노와이어가 수직방향으로 성장되지 못하고 휘거나, 누워서 성장하게 되어, 인접한 상기 마이크로 기둥(120')의 금속 나노와이어(130')와 네트워크 구조를 형성하지 못하게 된다.If the length of the metal nanowires 130 is less than 10 nm, the minimum level for achieving the three-dimensional nanogaps can not be achieved. If the length of the metal nanowires grown on the side surfaces of the micropillar is controlled to be less than 10 nm Is difficult. When the length of the metal nanowires 130 is greater than 600 nm, the metal nanowires 120 may not be vertically grown, but may be bent or laid to grow, so that the metal nanowires 130 ') And the network structure.

바람직하게 상기 마이크로 기둥(120) 사이의 이격거리가 0.1 내지 1 ㎛인 것은, 상기 인접한 마이크로 기둥(120,120')의 상기 나노와이어들(130,130')이 나노갭(140a)을 사이에 두고 서로 이격되어 네트워크 구조(140)를 형성하기 때문으로, 다시 말해, 상기 마이크로 기둥(120,120') 사이의 이격거리 내에 서로 인접한 마이크로 기둥(120,120')의 상기 나노와이어(130,130')가 서로 오버랩되어 네트워크 구조(140)를 형성하기 때문에, 상기 마이크로 기둥(120,120') 사이의 이격거리는 상기 나노와이어(130)의 길이의 두 배 범위 내에서 결정될 수 있다.Preferably, the distance between the micro pillars 120 is 0.1 to 1 占 퐉, because the nanowires 130 and 130 'of the adjacent micro pillars 120 and 120' are spaced apart from each other with the nanogap 140a therebetween In other words, the nanowires 130 and 130 'of the micro pillars 120 and 120' adjacent to each other within a distance between the micro pillars 120 and 120 'overlap with each other to form the network structure 140 The distance between the micro pillars 120 and 120 'may be determined within a range of twice the length of the nanowire 130. [

상기 마이크로 기둥(120)의 상단부(120a)는 상기 마이크로 기둥(120)의 측면부(120b,120c) 표면보다 매끄러운 표면일 수 있는데, 구체적으로 상기 마이크로 기둥(120)의 측면부(120b,120c) 표면의 거칠기(roughness)가 상기 마이크로 기둥(120)의 상단부(120a) 표면의 거칠기(roughness) 보다 1.5 내지 3배 더 큰 것일 수 있다.The upper end 120a of the micropillar 120 may be a smoother surface than the side surfaces 120b and 120c of the micropillar 120. Specifically, The roughness may be 1.5 to 3 times larger than the roughness of the surface of the upper end 120a of the micropillar 120. [

만약 상기 마이크로 기둥(120)의 상단부(120a) 표면과 상기 마이크로 기둥(120)의 측면부(120b,120c) 표면의 거칠기가 유사하다면 상기 금속 나노와이어(130)가 제어되지 못하고, 상기 마이크로 기둥(120)의 상단부(120a)에도 다량 형성되는 문제가 발생할 수 있다.If the roughness of the upper surface 120a of the micropillar 120 and the surfaces of the side surfaces 120b and 120c of the micropillar 120 are similar to each other, the metal nanowires 130 can not be controlled, A large amount may be formed on the upper end 120a of the substrate 120. [

상기 마이크로 기둥(120)의 상단부(120a)에 상기 금속 나노와이어(130)가 형성될 경우, 상기 금속 나노와이어(130)가 서로 얽히게(entanglement) 되어, 오히려 상기 금속 나노와이어(130,130') 간에 형성되는 나노갭(140a)이 줄어들게 되고, 전체적인 핫스팟이 감소하는 문제가 발생한다.When the metal nanowires 130 are formed on the upper end 120a of the micro pillars 120, the metal nanowires 130 are entangled with each other and are formed between the metal nanowires 130 and 130 ' The nano gap 140a is reduced, and a problem that the overall hot spot is reduced occurs.

또한 상기 마이크로 기둥(120)의 측면부(120b,120c) 표면의 거칠기가 상기 마이크로 기둥(120)의 상단부(120a) 표면의 거칠기(roughness) 보다 1.5 내지 3배 더 크지 않으면, 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면에 충분한 밀도의 금속 나노와이어가 성장하지 못한다는 문제가 발생할 수 있다.If the roughness of the surface of the side portions 120b and 120c of the micropillar 120 is 1.5 to 3 times larger than the roughness of the surface of the upper portion 120a of the micropillar 120, There is a problem that the metal nanowire having a sufficient density can not be grown.

또한 상기 마이크로 기둥(120)과 상기 금속 나노와이어(130) 또는 상기 네트워크 구조(140) 사이의 각도는 80 내지 100 도(°)의 범위 내에 있을 수 있는데, 상기 마이크로 기둥(120)의 측면부(120b,120c)로부터 수직방향으로 상기 금속 나노와이어(130)가 성장 배열되기 때문에, 상기 마이크로 기둥(120)과 상기 금속 나노와이어(130) 또는 상기 네트워크 구조(140) 사이의 각도는 80 내지 100 도(°) 범위 내에 있을 수 있다. 만약 상기 각도가 80 도 미만이거나, 100 도를 초과할 경우 상기 금속 나노와이어(130)가 서로 얽히게(entanglement) 되어, 오히려 상기 금속 나노와이어(130,130') 간에 형성되는 나노갭(140a)이 줄어들게 되고, 전체적인 핫스팟이 감소하는 문제가 발생한다.An angle between the micropillar 120 and the metal nanowire 130 or the network structure 140 may be in the range of 80 to 100 degrees. The side surface 120b of the micropillar 120 The angle between the micropillar 120 and the metal nanowire 130 or the network structure 140 is 80 to 100 degrees Celsius as the metal nanowires 130 are grown and arranged vertically from the metal nanowires 130, °). If the angle is less than 80 degrees or more than 100 degrees, the metal nanowires 130 are entangled with each other, and the nanogaps 140a formed between the metal nanowires 130 and 130 'are reduced , There is a problem that the overall hot spot decreases.

또한 상기 금속 나노와이어(130)는 상기 마이크로 기둥(120)의 측면 하단부(120c)와 상단부(120b)로부터 수직방향으로 성장 배열될 수 있고, 바람직하게 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이가 충분히 높은 경우, 2.5 내지 5 ㎛인 경우에는 상기 금속 나노와이어(130)가 상기 마이크로 기둥(120)의 측면 상단부(120b)에만 존재하는 것이 바람직하다.The metal nanowires 130 may be vertically grown from the side lower end portions 120c and the upper end portions 120b of the micro pillars 120. The average height of the micro pillars 120 may be sufficiently high It is preferable that the metal nanowires 130 are present only in the side upper end portion 120b of the micro pillar 120 in the case of 2.5 to 5 m.

서로 다른 마이크로 기둥(120,120')으로부터 성장 배열된 상기 금속 나노와이어(130,130') 간에 형성된 네트워크 구조(140)를 포함하고, 상기 네트워크 구조(140)는 서로 인접한 상기 마이크로 기둥(120,120')의 측면부에 위치한 상기 금속 나노와이어(130,130')가 나노갭(140a)을 사이에 두고 서로 이격되어 고밀도의 핫스팟을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 나노갭(140a)이 작을수록 강한 SERS 신호를 나타내기 때문에, 상기 나노갭을 좁힐수록 SERS 신호를 극대화시킬 수 있다.And a network structure 140 formed between the metal nanowires 130 and 130 'grown from different micro pillars 120 and 120', wherein the network structure 140 is formed on side portions of the micro pillars 120 and 120 ' The metal nanowires 130 and 130 'are spaced apart from each other with the nanogap 140a therebetween to form a high-density hot spot. Since the nanogap 140a exhibits a strong SERS signal as the nanogap 140a is smaller, As the nanogap is narrowed, the SERS signal can be maximized.

종래에는 수십 ㎚ 수준의 나노갭을 포함하고 있는 것이 대부분이었으나, 본 발명에서는 1 ㎚ 미만의 나노갭을 형성하고 있으므로 매우 우수한 SERS 신호를 증폭 및 향상시킬 수 있다.Conventionally, most of the nanoseconds have a nanogap at a level of several tens of nanometers. However, since nanogaps of less than 1 nm are formed in the present invention, a very excellent SERS signal can be amplified and improved.

따라서, 상술한 구조의 삼차원 복합 구조체는 다량의 금속 나노와이어(130) 및 상기 금속 나노와이어(130) 사이에 형성된 고밀도의 핫스팟의 존재로 인해, 상기 삼차원 복합 구조체(100) 전체적으로 SERS 신호 크기의 균일성을 가질 수 있다.
Therefore, the three-dimensional complex structure of the above-described structure has a uniform density of the SERS signal as a whole due to the presence of a large number of metal nanowires 130 and a high-density hot spot formed between the metal nanowires 130 You can have sex.

본 발명의 다른 측면은 다음 단계를 포함하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for producing a three-dimensional complex structure including the following steps.

Ⅰ) 마이크로 기둥(pillar)이 서로 이격 배열되어있는 기판의 표면을 산소 플라즈마 처리하는 단계;(I) oxygen plasma treatment of the surface of a substrate having micro pillars spaced apart from each other;

Ⅱ) 상기 전처리된 기판과 커플링제를 용매에 혼합한 제1 용액을 접촉시키는 단계;(II) contacting the pretreated substrate with a first solution in which a coupling agent is mixed with a solvent;

Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판의 표면에 금속 나노입자를 고정시키는 단계; 및III) fixing the metal nanoparticles on the surface of the substrate prepared in the step II); And

Ⅳ) 상기 금속 나노입자가 고정된 기판에 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액을 처리하여, 금속 나노와이어를 성장시키는 단계;를 포함한다.And (iv) growing a metal nanowire by treating a second solution for growing the metal nanoparticles on a substrate on which the metal nanoparticles are immobilized.

상술한 제조과정을 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다.The above-described manufacturing process will be described in more detail below.

우선 Ⅰ) 마이크로 기둥이 서로 이격 배열되어있는 기판의 표면을 산소(O2) 플라즈마 처리한다. 이러한 과정을 통해 마이크로 크기의 기둥이 서로 이격 배열되어있는 기판의 표면을 친수성으로 개질할 수 있다.First of all, the surface of the substrate on which the micro pillars are spaced apart from each other is subjected to oxygen (O 2 ) plasma treatment. Through this process, the surface of the substrate where the micro-sized pillars are spaced apart from each other can be hydrophilically modified.

상기 마이크로 크기의 기둥이 서로 이격 배열되어있는 기판은 기존에 알려진 방법을 따르기 때문에, 당업자라면 특별한 설명없이도 실시가능하다.Since the micro-sized pillars are spaced apart from each other according to a known method, those skilled in the art can carry out the present invention without any particular explanation.

허나, 구체적으로 상기 과정을 설명하자면, 상기 마이크로 기둥이 서로 이격 배열되어 있는 기판은 공지된 반도체 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 기판 상에 마이크로 기둥이 서로 이격 배열되는 패턴을 형성하기 위해서 포토리소그래피 공정을 이용하여 보다 상기 마이크로 기둥의 미세한 패턴을 제조될 수 있다. However, to describe the above process, the substrate having the micro pillars spaced apart from each other may be formed using a known semiconductor process. In order to form a pattern in which the micro pillars are spaced apart from each other on the substrate, a fine pattern of the micro pillars can be manufactured using a photolithography process.

바람직하게 상기 마이크로 기둥의 상단부는 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면보다 상대적으로 매끄러운 표면을 가질 수 있는데, 이는 상기 금속 나노와이어의 위치(locality)를 효과적으로 제어하기 위함이다.Preferably, the upper end of the micropillar may have a relatively smoother surface than the side surface of the micropill, to effectively control the locality of the metal nanowire.

구체적으로 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면의 거칠기가 상기 마이크로 기둥의 상단부 표면보다 1.5 내지 3 배 이상 큰 것이 바람직한데, 왜냐하면 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면의 거칠기가 상기 범위 미만이거나 초과할 경우 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면에 충분한 밀도의 금속 나노와이어가 성장하지 못한다는 문제가 발생할 수 있다.Specifically, it is preferable that the surface roughness of the side surface of the micropillar is 1.5 to 3 times larger than that of the upper surface of the micropillar, because if the surface roughness of the side surface of the micropillar is less than or greater than the above range, There may arise a problem in that sufficient density of metal nanowires can not grow on the surface.

만약 상기 마이크로 기둥의 상단부 표면과 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면의 거칠기가 유사하다면 상기 금속 나노와이어가 제어되지 못하고, 상기 마이크로 기둥의 상단부에도 상기 금속 나노와이어가 다량 형성되는 문제가 발생할 수 있다.If the roughness of the upper surface of the micropillar and the surface of the side surface of the micropillar are similar, the metal nanowires can not be controlled and a large amount of the metal nanowires may be formed on the upper end of the micropillar.

상기 마이크로 기둥의 상단부에 상기 금속 나노와이어가 형성될 경우, 상기 금속 나노와이어가 서로 얽히게(entanglement) 되어, 오히려 상기 금속 나노와이어 간에 형성되는 나노갭이 줄어들게 되고, 전체적인 핫스팟이 감소하는 문제가 발생한다.When the metal nanowires are formed at the upper end of the micropillar, the metal nanowires are entangled with each other, and the nanogaps formed between the metal nanowires are reduced, and the overall hot spot is reduced .

상기 마이크로 크기의 기둥은 실리콘 재질인 것을 사용할 수 있고, 이의 표면 친수성을 향상시키기 위해 산소 플라즈마로 처리하였는데, 이는 이후 APTES(3-amino propyltriethoxysilane)를 에탄올에 혼합한 제1 용액으로 기판을 처리하여, 기판 상에 APTES monolayer가 균일하게 형성되도록 하기 위함이다.The micro-sized column may be made of a silicon material and treated with an oxygen plasma to improve its surface hydrophilicity. The substrate is then treated with a first solution in which 3-amino propyltriethoxysilane (APTES) is mixed with ethanol, So that an APTES monolayer is uniformly formed on the substrate.

상기 마이크로 기둥(pillar)의 평균높이와 평균직경은 각각 독립적으로 1 내지 5 ㎛일 수 있는데, 상기 마이크로 기둥의 평균높이가 5 ㎛를 초과할 경우, 타겟하고자 하는 물질이 상기 마이크로 기둥(120)의 측면 하단부(120c)까지 충분히 침투하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.The average height and the average diameter of the micro pillars may independently be 1 to 5 占 퐉. If the average height of the micro pillars exceeds 5 占 퐉, A problem that the side lower portion 120c can not sufficiently penetrate may occur.

또한 상기 마이크로 기둥(120)은 상기 마이크로 기둥의 상단부(120a)와 상기 마이크로 기둥의 측면부(120b,120c)로 나누어 볼 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 1을 참조하여 도면 부호와 함께 아래에서 설명하고 있다.The micro pillars 120 can be divided into an upper portion 120a of the micro pillars and side portions 120b and 120c of the micro pillars. A detailed description thereof will be given below with reference to FIG. 1, .

상기 마이크로 기둥의 측면부(120b,120c)는 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이 20 내지 70 % 지점을 기준으로 기판과 먼 부분은 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부(120b)라 하고, 기판측과 가까운 부분은 상기 마이크로 기둥의 측면 하단부(120c)라 한다.The side portions 120b and 120c of the micropillar 120 are referred to as a side upper end portion 120b of the micropillar at a distance of 20 to 70% from the average height of the micropillar 120, Is referred to as a side lower end portion 120c of the micropillar.

만약 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이가 2.5 내지 5 ㎛인 경우, 상기 나노갭(140a)은 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부(120b)에만 형성되는 것이 바람직하나, 상기 마이크로 기둥(120)의 평균높이가 2.5 ㎛미만으로 낮은 경우에는 상기 마이크로 기둥 측면 상단부(120b)와 측면 하단부(120c) 전반에 걸쳐 상기 나노갭(140a)이 형성될 수 있다.If the average height of the micro pillars 120 is 2.5 to 5 占 퐉, the nanogap 140a may be formed only on the side upper end 120b of the micro pillars, The nano gap 140a may be formed over the micro column side upper end portion 120b and the side lower end portion 120c.

상기 마이크로 기둥(pillar)(120) 사이의 이격거리는 상기 금속 나노와이어(130)의 길이에 따라 결정될 수 있는데, 상기 금속 나노와이어(130)의 길이는 최소 10 ㎚이고, 최대 600 ㎚이므로 이를 감안하여 상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛일 수 있다.The spacing between the micro pillars 120 may be determined according to the length of the metal nanowires 130. The length of the metal nanowires 130 is at least 10 nm and at most 600 nm, The distance between the micro pillars may be 0.1 to 1 占 퐉.

상기 금속 나노와이어(130)의 길이가 10 ㎚ 미만이면 삼차원적 나노갭을 가지기 위한 최소 수준을 달성하지 못하게 되며, 상기 마이크로 기둥의 측면부에서 성장하는 상기 금속 나노와이어의 길이를 10 ㎚ 미만으로 제어하기가 어렵다. 또한 상기 금속 나노와이어(130)의 길이가 600 ㎚를 초과하게 되면 상기 금속 나노와이어가 수직방향으로 성장되지 못하고 휘거나, 누워서 성장하게 되어, 인접한 상기 마이크로 기둥(120')의 금속 나노와이어(130')와 네트워크 구조를 형성하지 못하게 된다.If the length of the metal nanowires 130 is less than 10 nm, the minimum level for achieving the three-dimensional nanogaps can not be achieved. If the length of the metal nanowires grown on the side surfaces of the micropillar is controlled to be less than 10 nm Is difficult. When the length of the metal nanowires 130 is greater than 600 nm, the metal nanowires 120 may not be vertically grown, but may be bent or laid to grow, so that the metal nanowires 130 ') And the network structure.

바람직하게 상기 마이크로 기둥(120) 사이의 이격거리가 0.1 내지 1 ㎛인 것은, 상기 인접한 마이크로 기둥(120,120')의 상기 나노와이어들(130,130')이 나노갭(140a)을 사이에 두고 서로 이격되어 네트워크 구조(140)를 형성하기 때문으로, 다시 말해, 상기 마이크로 기둥(120,120') 사이의 이격거리 내에 서로 인접한 마이크로 기둥(120,120')의 상기 나노와이어(130,130')가 서로 오버랩되어 네트워크 구조(140)를 형성하기 때문에, 상기 마이크로 기둥(120,120') 사이의 이격거리는 상기 나노와이어(130)의 길이의 두 배 범위 내에서 결정될 수 있다.Preferably, the distance between the micro pillars 120 is 0.1 to 1 占 퐉, because the nanowires 130 and 130 'of the adjacent micro pillars 120 and 120' are spaced apart from each other with the nanogap 140a therebetween In other words, the nanowires 130 and 130 'of the micro pillars 120 and 120' adjacent to each other within a distance between the micro pillars 120 and 120 'overlap with each other to form the network structure 140 The distance between the micro pillars 120 and 120 'may be determined within a range of twice the length of the nanowire 130. [

이후, Ⅱ) 상기 전처리된 기판과 커플링제를 용매에 혼합한 제1 용액을 접촉시키는데, 이는 이후 음전하를 띄는 분자에 의해 안정화된 금속 나노입자를 시드로써 실리콘 표면에만 쉽고 빠르면서도 강하게 고정되도록 하기 위한 것이다. Next, the first solution mixed with the pretreated substrate and the coupling agent is brought into contact with the metal nanoparticles stabilized by the negatively charged molecules, so that the nanoparticles stabilized easily and fast on the silicon surface will be.

여기서 상기 음전하를 띄는 분자는 소듐 시트레이트인 것이 바람직하다. Wherein the negative charge is preferably sodium citrate.

상기 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 4-아미노프로필트리메톡시실란 및 4-아미노부틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 아미노알킬실란일 수 있는데, 바람직하게는 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES)일 수 있다.The coupling agent may be at least one aminoalkylsilane selected from the group consisting of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 4-aminopropyltrimethoxysilane and 4-aminobutyltrimethoxysilane, Aminopropyltriethoxysilane (APTES). ≪ / RTI >

상기 용매는 C1 -6의 알코올, 물 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The solvent may be any one selected from the group consisting of C 1 -6 alcohols, water, and mixed solvents thereof.

또한 상기 제1 용액에 있어서, 상기 커플링제와 에탄올의 혼합 부피비는 1: 700-1300인 것이 바람직하다.In the first solution, the volume ratio of the coupling agent to the ethanol is preferably 1: 700-1300.

상기 Ⅱ) 단계를 통해 상기 기판 표면 중에서 실리콘 표면에만 양전하를 띄는 커플링제가 선택적으로 흡착된다.Through the step (II), a coupling agent having a positive charge only on the silicon surface is selectively adsorbed on the surface of the substrate.

다음으로 Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판의 표면에 금속 나노입자를 고정시킨다. 상술한 Ⅱ) 단계에 의해서 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판의 표면은 양전하를 띄고 있기 때문에, 음전하를 띄는 물질로 보호된 금속 나노입자가 상기 기판 중에서도 실리콘 표면에만 선택적이면서 쉽고 빠르게 고정될 수 있다.Next, III) the metal nanoparticles are fixed on the surface of the substrate manufactured through the step II). Since the surface of the substrate manufactured through step II) is positively charged by the step II), the metal nanoparticles protected with the negatively charged material can be selectively and easily fixed to the silicon surface only selectively on the substrate .

바람직하게 상기 Ⅲ) 단계는 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판을 그대로 금속 나노입자를 포함하는 제1 용액에 담그거나, 금속 나노입자를 포함하는 제1 용액을 흘려 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판의 표면에 금속 나노입자를 고정할 수 있는데, 담그는 시간에 변화를 주어 고정되는 금속 나노입자의 밀도를 제어할 수 있기 때문에 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판을 그대로 금속 나노입자를 포함하는 제1 용액에 담그는 것이 가장 바람직하다.Preferably, in the step (III), the substrate prepared in the step (II) is immersed in the first solution containing the metal nanoparticles as it is, or the first solution containing the metal nanoparticles is allowed to flow, The metal nanoparticles can be fixed on the surface of the substrate. Since the density of the fixed metal nanoparticles can be controlled by changing the immersion time, the substrate prepared through the step (II) 1 < / RTI > solution.

이때, 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판을 그대로 금속 나노입자를 포함하는 제1 용액에 담그는 시간은 바람직하게 1 내지 5 시간일 수 있는데, 상기 담그는 시간이 1 시간 미만일 경우, 충분한 밀도의 금속 나노입자를 고정하지 못해, 궁극적으로 얻고자하는 고밀도의 핫스팟을 얻을 수 없으며, 5 시간을 초과할 경우, 다량의 금속 나노입자가 고정되어, 오히려 금속 나노입자의 성장이 방해받는 문제가 발생할 수 있다.If the immersing time is less than 1 hour, the time required for immersing the substrate prepared in step II) into the first solution containing metal nanoparticles is preferably 1 to 5 hours. If the immersion time is less than 1 hour, The particles can not be fixed and ultimately a high-density hot spot to be obtained can not be obtained. If the time exceeds 5 hours, a large amount of metal nanoparticles are fixed and the growth of metal nanoparticles may be interrupted.

상기 고정된 금속 나노입자는 이후 금속 나노와이어의 시드(seed)로 사용된다.The fixed metal nanoparticles are then used as seeds of metal nanowires.

상기 금속은 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The metal may be any one selected from the group consisting of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), and alloys thereof.

또한, 상기 Ⅲ) 단계에서 상기 금속 나노입자는 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판 중에서 상기 마이크로 기둥의 측면부에만 고정되는 것을 특징으로 하는데, 상기 마이크로 기둥의 상단부와 측면부의 거칠기가 서로 다르고, 상기 마이크로 기둥의 상단부가 측면부의 표면보다 더 매끄러운 표면을 가지고 있기 때문에, 상기 마이크로 기둥의 측면부에만 상기 금속 나노입자가 고정됨으로써, 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체의 구조를 형성하도록 금속 나노와이어의 성장을 제어할 수 있다.In addition, in the step (III), the metal nanoparticles are fixed only to the side surface of the micropillar among the substrates manufactured through the step (II). The micropillar is different in roughness from the upper end to the side surface, Since the upper end of the column has a smoother surface than the surface of the side portion, the growth of the metal nanowires is controlled so that the metal nanoparticles are fixed only to the side portions of the micropillar, thereby forming the structure of the three- .

최종적으로 Ⅳ) 상기 금속 나노입자가 고정된 기판에 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액을 처리하여, 금속 나노와이어를 성장시킨다.Finally, the metal nanowires are grown by processing a second solution for growing the metal nanoparticles on a substrate on which the metal nanoparticles are fixed.

구체적으로 Ⅳ) 상기 나노입자가 고정된 기판을 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액에 담그거나, 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액을 흘려 금속 나노와이어를 성장시킬 수 있으나, 바람직하게는 Ⅳ) 상기 금속 나노입자가 고정된 기판에 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액을 담그어 금속 나노와이어를 성장시킬 수 있다.Specifically, the metal nanowires may be grown by immersing the substrate on which the nanoparticles are immobilized in a second solution for growing the metal nanoparticles, or by flowing a second solution for growing the metal nanoparticles, IV) A metal nanowire may be grown by immersing a second solution for growing the metal nanoparticles on a substrate on which the metal nanoparticles are immobilized.

상기 제2 용액은 리간드, 환원제 및 금속 전구체를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 리간드는 4-머캅토벤조산(4-mercaptobenzoic acid), 4-머캅토-2-메톡시-벤조산(4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid) 및 3-머캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.Wherein the second solution comprises a ligand, a reducing agent and a metal precursor, wherein the ligand is selected from 4-mercaptobenzoic acid, 4-mercapto- 2-methoxy-benzoic acid, and 3-mercaptopropionic acid.

또한 상기 환원제는 금속 전구체로부터 금속을 환원시켜 금속 나노와이어가 성장시키는 역할을 하는 것으로, L-아스코르브산, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 보로하이드라이드, 하이드라진, 구연산 또는 그 염 및 환원당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이상일 수 있고, 바람직하게는 L-아스코르브산일 수 있다.The reducing agent may be selected from the group consisting of borohydride, hydrazine, citric acid or a salt thereof, and reducing sugar of L-ascorbic acid, an alkali metal or an alkaline earth metal by reducing metal from a metal precursor and growing metal nanowires. , And preferably L-ascorbic acid.

상기 금속 전구체는 AgNO3, AgCl, AgNO3, HAuClO4, HAuCl4 , H2PtCl6 및 H2Pt(OH)6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.The metal precursor may be at least one selected from the group consisting of AgNO 3 , AgCl, AgNO 3 , HAuClO 4 , HAuCl 4 , H 2 PtCl 6 and H 2 Pt (OH) 6 .

상술한 과정을 통해 제조된 삼차원 복합 구조체는 마이크로 크기의 기둥이 서로 이격 배열되어있는 기판에서의 다양한 영역 중에서도 특히 상기 마이크로 기둥의 측면에만 금속 나노와이어가 성장되어 있는 것을 특징으로 한다.The three-dimensional composite structure manufactured through the above-described process is characterized in that metal nanowires are grown only on the side surfaces of the micro pillars among various regions in a substrate where micro-sized pillars are spaced apart from each other.

상기 제2 용액에서 상기 리간드의 함량이 100 내지 300 μM일 수 있는데, 만약 상기 리간드의 함량이 100 μM 미만이면 상기 금속 나노와이어 형태가 수직방향으로 성장 배열된 금속 나노와이어가 아닌 다른 형태이거나, 가지형태의 금속 나노구조체가 제조되는 문제가 발생할 수 있다. 또한 상기 리간드의 함량이 300 μM을 초과하면 상기 금속 나노와이어의 밀도가 충분하지 않거나 형태가 느슨(loose)해져 휘거나, 누워서 성장 배열되는 문제가 발생할 수 있다.The content of the ligand in the second solution may be 100 to 300 μM. If the content of the ligand is less than 100 μM, the metal nanowire may be in a form other than the metal nanowires grown vertically, Type metal nanostructure may be produced. If the content of the ligand exceeds 300 [mu] M, the density of the metal nanowires may be insufficient, or the metal nanowires may be loosened or bent or may be laid out and grown.

상기 Ⅲ) 단계에서의 금속 나노입자와 상기 Ⅳ) 단계에서의 금속 나노와이어의 금속은 서로 동일한 것일 수 있다.The metal nanoparticles in the step (III) and the metal nanowire in the step (IV) may be the same.

상기 Ⅳ) 단계의 제2 용액으로 담그는 시간은 60 내지 120 분일 수 있는데, 상기 제2 용액으로 담그는 시간이 60 분 미만일 경우 상기 금속 나노와이어가 충분히 성장하지 못해, 네트워크 구조를 형성하지 못하는 문제가 발생한다. If the immersing time in the second solution is less than 60 minutes, the metal nanowires do not sufficiently grow and the network structure can not be formed. do.

또한, 상기 Ⅰ) 단계에서 상기 마이크로 기둥 간의 이격거리는 상기 금속 나노와이어의 길이에 따라 결정될 수 있는데, 상기 금속 나노와이어의 길이는 최소 10 ㎚이고, 최대 600 ㎚이므로 이를 감안하여 상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛일 수 있다.In addition, the distance between the micro pillars may be determined according to the length of the metal nanowire. In consideration of the length of the metal nanowire, the length of the micropillar is at least 10 nm, May be 0.1 to 1 占 퐉.

바람직하게 상기 마이크로 기둥 사이의 이격거리가 0.1 내지 1 ㎛인 것은, 상기 인접한 마이크로 기둥의 상기 나노와이어들이 나노갭을 사이에 두고 서로 이격되어 네트워크 구조를 형성하기 때문으로, 다시 말해, 상기 마이크로 기둥 사이의 이격거리 내에 서로 인접한 마이크로 기둥의 상기 나노와이어가 서로 오버랩되어 네트워크 구조를 형성하기 때문에, 상기 마이크로 기둥 사이의 이격거리는 상기 나노와이어의 길이의 두배 범위 내에서 결정될 수 있다.
Preferably, the spacing distance between the micro pillars is 0.1 to 1 占 퐉 because the nanowires of the adjacent micro pillars are spaced apart from each other with the nanogaps interposed therebetween to form a network structure. In other words, The distance between the micro pillars can be determined to be twice the length of the nanowire because the nanowires of the micro pillars adjacent to each other overlap with each other within the separation distance to form a network structure.

본 발명의 제조과정을 요약하면 금속 나노와이어를 성장시키기 위해서 상기 리간드는 노출된 금속 시드의 표면에 흡착되어 시드의 표면이 리간드에 의해 덮이게 된다. 따라서, 금속 시드와 기판의 계면은 리간드에 의해 덮여있지 않게 되므로, 시드가 고정된 기판을 상기 리간드, 환원제 및 금속전구체가 포함된 성장용액에 침지시키면, 노출된 금속 시드 표면은 리간드에 의해 덮여있어 금속 전구체와의 결합이 불가하고, 금속 전구체는 금속 시드와 기판의 계면에만 위치하게 된다. 즉, 금속 나노와이어는 SiO2 층과 금속 시드 사이의 계면에서만 기판에 수직으로 계속 성장할 수 있다. To summarize the manufacturing process of the present invention, in order to grow metal nanowires, the ligand is adsorbed on the surface of the exposed metal seed, so that the surface of the seed is covered with the ligand. Thus, since the interface between the metal seed and the substrate is not covered by the ligand, when the substrate to which the seed is fixed is immersed in the growth solution containing the ligand, the reducing agent and the metal precursor, the exposed metal seed surface is covered by the ligand The metal precursor can not be bonded to the metal precursor, and the metal precursor is located only at the interface between the metal seed and the substrate. That is, the metal nanowires can continue to grow perpendicularly to the substrate only at the interface between the SiO 2 layer and the metal seed.

즉, 상기 리간드의 농도는 금 나노와이어 성장에 영향을 주는 것으로 보인다.That is, the concentration of the ligand appears to influence gold nanowire growth.

상술한 제조과정은 전자빔 리소그래프. 스퍼터링 등의 엄격한 조건과 비싼 장비가 요구되는 기상 방법이 아닌 습식 화학 공정을 이용하여 저비용으로 훨씬 조밀한(dense) 핫스팟을 포함하는 삼차원 복합 구조체를 제공하면서도, 상기 삼차원 복합 구조체의 SERS 신호는 더욱 강화하고 있다.The above-described manufacturing process is an electron beam lithography. The SERS signal of the three-dimensional composite structure is further strengthened by using a wet chemical process, which is not a meteorological process requiring strict equipment such as sputtering and expensive equipment, while providing a three-dimensional complex structure including a dense hot spot at low cost. .

또한 상기 제조과정은 리소그래피 공정을 포함하지 않으므로 그만큼 제작비용을 줄일 수 있으며, 효과적이고 편리하면서 온도가 낮아 대면적 제조가 가능하다는 장점을 갖는다.
In addition, since the manufacturing process does not include a lithography process, the manufacturing cost can be reduced, and it is advantageous in that it is effective, convenient, and low in temperature, and can be manufactured in a large area.

라만 산란이란, 입사되는 광자의 에너지(hv)가 분자의 진동 상태를 변화시키면서 다른 주파수의 에너지(hv')로 산란되는 현상이며, 이때의 산란은 비탄성 산란에 속한다. 다시 말해 라만 산란은 광자와 상호작용하여 유도하는 분자구조에 따라 고유의 광자 에너지 변화 형태를 나타내므로(Raman shift), 분자의 검출, 확인 및 분석이 가능하다.Raman scattering is a phenomenon in which the energy (hv) of an incident photon is scattered by energy (hv ') at another frequency while changing the oscillation state of the molecule, and the scattering at this time is inelastic scattering. In other words, Raman scattering can be detected, identified and analyzed by Raman shift, because it exhibits intrinsic photon energy change according to the molecular structure induced by interaction with photons.

이러한 라만 산란은 본질적으로 신호가 약해, 분자 검출을 위해서는 고출력의 레이저에 오랜 시간의 노출이 필요하며 이와 같은 라만 신호를 강화하여 고감도 검출을 얻기 위하여 사용되는 기술 중 하나가 표면강화 라만분광법(Surface Enhanced Raman Scattering 또는 Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)을 도입하는 것이다.Such Raman scattering is inherently weak, requiring long exposure to high power lasers for molecular detection, and one of the techniques used to enhance such Raman signals to obtain high sensitivity detection is Surface Enhanced Raman Scattering or Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS).

여기서 진단 및 센싱과 같은 다양한 분야에 활용될 수 있는 표면강화 라만 분광 기판으로 본 발명에 따른 구조를 갖는 삼차원 복합 구조체가 포함되거나 이용될 수 있다.Here, a three-dimensional complex structure having a structure according to the present invention may be included or used as a surface enhanced Raman spectroscopic substrate that can be utilized in various fields such as diagnosis and sensing.

본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 앞서 설명한 바와 같이, 금속 나노와이어가 나노갭을 사이에 두고 서로 이격되어 고밀도의 핫스팟을 형성하고 있을 뿐만 아니라, 상기 금속 나노와이어 간의 나노갭이 수 ㎚ 미만 수준으로, 종래 액상의 금속 나노입자나 또는 기판 위에 배열된 나노입자 또는 나노기둥 표면에 증착된 금속 나노입자 구조보다 SERS 신호의 강도가 종래의 구조체를 도입한 것보다 현저히 높다.As described above, in the three-dimensional complex structure according to the present invention, the metal nanowires are spaced apart from each other with a nanogap interposed therebetween to form a high-density hot spot, and the nanogap between the metal nanowires is less than several nanometers, The intensity of the SERS signal is significantly higher than that of the metal nano-particle structure deposited on the surface of the liquid nano-particles or the nanoparticles or nanoparticles arranged on the substrate.

또한 상술한 종래의 구조체는 나노갭의 수를 늘리는 것과 나노갭의 크기를 줄이는데 한계를 가지고 있었으나, 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체를 제공함으로써, 상기 문제점을 극복하여 SERS 신호 세기가 현저히 향상된 표면강화 라만 분광기판(SERS 기판)을 제공할 수 있다.In addition, the conventional structure described above has a limitation in increasing the number of nano gaps and reducing the size of nanogaps. However, by providing the three-dimensional complex structure according to the present invention, the surface reinforced Raman A spectroscope plate (SERS substrate) can be provided.

상기 표면강화 라만 분광기판은 앞서 설명한 바와 같이, SERS 특성이 향상된 것이므로, 특정 물질을 검출할 수 있는 향상된 성능의 바이오센서 또는 개선된 미세전극 어레이의 하나의 구성으로 사용될 수 있다.
As described above, since the surface enhanced Raman spectroscopy plate has improved SERS characteristics, it can be used as one configuration of an improved performance biosensor capable of detecting a specific substance or an improved microelectrode array.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the scope and content of the present invention can not be construed to be limited or limited by the following Examples. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. It is natural that it belongs to the claims.

또한 이하에서 제시되는 실험 결과는 상기 실시예 및 비교예의 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.
In addition, the experimental results presented below only show representative experimental results of the embodiments and the comparative examples, and the respective effects of various embodiments of the present invention which are not explicitly described below will be specifically described in the corresponding part.

시약reagent

(3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-aminopropyl)triethoxysilane, APTES), 4-머캅토벤조산(4-mercaptobenzoic acid, MBA), 하이드로젠 테트라클로로금(Ⅲ)산 삼수화물(hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate, HAuCl4·3H2O), 아스코르브산(ascorbic acid, AA) 및 소듐시트레이트(sodium citrate)는 모두 Sigma-Aldrich에서 구입한 것을 사용하였다.(3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES), 4-mercaptobenzoic acid (MBA), hydrogen tetrachloroaurate (III) III) trihydrate, HAuCl 4 .3H 2 O), ascorbic acid (AA) and sodium citrate were purchased from Sigma-Aldrich.

특별히 언급되지 않는 한, 모든 시료는 시약등급을 사용하였다.
Unless otherwise noted, all samples used reagent grade.

실시예Example 1 내지 4. 실리콘 웨이퍼/금  1 to 4. Silicon wafer / gold 나노와이어로By nanowire 구성된 삼차원 복합 구조체. Dimensional complex structure.

리간드에 따라 금 나노와이어 형태가 제어될 수 있음을 살펴보기 위해 기판으로 실리콘 마이크로 기둥(pillar)이 형성되지 않은 평평한 실리콘 웨이퍼(Si wafer)를 사용하였고, 이의 전반적인 공정은 아래 도 2에 나타나있다.In order to check that the gold nanowire pattern can be controlled according to the ligand, a flat silicon wafer (silicon wafer) without a silicon micro pillar is used as a substrate, and its general process is shown in FIG. 2 below.

1) One) 구형태(spherical)의Spherical 금 시드 제조. Manufacture of gold seeds.

상기 금 시드를 제조하는데 있어, 아래 단계들을 포함하는 Frens method을 참고하였다.In making the gold seed, the Frens method, which includes the following steps, is referred to.

구체적으로 2.5 X 10-4 M HAuCl4 용액 100 ㎖를 오일 배쓰에서 120 ℃ 가열하고, 30 분간 교반하였다. 상기 용액의 가열상태를 유지하면서 여기에 1% 소듐시트레이트 용액(5 ㎖)을 첨가하고, 20분 후, 상기 가열상태의 용액 색이 붉은 루비색으로 변화하면 금 나노입자(18 ㎚)(이하, AuNP라고도 한다.)가 형성되었음을 의미하므로 반응을 종료하였다.Specifically, 100 ml of a 2.5 X 10 -4 M HAuCl 4 solution was heated at 120 ° C in an oil bath and stirred for 30 minutes. 1% sodium citrate solution (5 ml) was added to the solution while maintaining the heating state of the solution, and when the solution color changed to red ruby color after 20 minutes, gold nanoparticles (18 nm , Also referred to as AuNP) was formed, and the reaction was terminated.

2) 금 2) Gold 나노와이어와With nanowires 나노와이어Nanowire 번들(bundle)의 성장. Growth of the bundle.

Au 나노와이어를 실리콘 마이크로 기둥(pillar)이 형성되지 않은 평평한 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 상에 성장시키기 위하여 아래 단계들이 수행된다.The following steps are performed to grow Au nanowires on a flat silicon wafer (Si wafer) without silicon micro pillar.

우선, ⅰ) 상기 기판 표면의 친수성을 향상시키기 위해, 상기 기판을 산소(O2) 플라즈마로 10 분간 전처리한다.First, i) the substrate is pretreated with oxygen (O 2 ) plasma for 10 minutes in order to improve the hydrophilicity of the substrate surface.

ⅱ) 상기 전처리된 기판을 제1 용액(30 ㎖ 에탄올에 30 ㎕ APTES가용해된 APTES 용액)에 1 시간 동안 담근 후 에탄올로 세척하고 120 ℃, 30 분간 오븐에서 구워, APTES로 코팅된 기판을 제조하였다.Ii) The pretreated substrate was immersed in a first solution (30 μl of APTES-solubilized APTES solution in 30 ml of ethanol) for 1 hour, washed with ethanol and baked in an oven at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a substrate coated with APTES Respectively.

ⅲ) 다음으로 상기 APTES로 코팅된 기판을 금 나노입자(AuNP;18 ㎚)가 포함된 용액에 2 시간동안 담근 후, 증류수로 세척하여 금 나노입자의 시드가 고정된 기판을 제조하였다.Iii) Next, the substrate coated with APTES was immersed in a solution containing gold nanoparticles (AuNP; 18 nm) for 2 hours, and then washed with distilled water to prepare a substrate having seeds of gold nanoparticles immobilized thereon.

ⅳ) 상기 시드가 고정된 기판을 마지막 제2 용액(각기 다른 농도의 MBA, HAuCl4(1.7 mM) 및 L-아스코르브산(4.1 mM))에 15 분 동안 담근 후, 에탄올로 린스하고 공기중에서 건조시켰다.Iv) The substrate on which the seeds were immobilized was immersed in the final second solution (different concentrations of MBA, HAuCl 4 (1.7 mM) and L-ascorbic acid (4.1 mM)) for 15 minutes, rinsed with ethanol and air dried .

실시예 1에서 상기 MBA의 농도는 1 mM이였고, 실시예 2에서 상기 MBA의 농도는 500 μM이였으며, 실시예 3에서 상기 MBA의 농도는 200 μM이였으며, 실시예 4에서 상기 MBA의 농도는 10 μM이였다.
The concentration of MBA in Example 1 was 1 mM, the concentration of MBA in Example 2 was 500 μM, the concentration of MBA in Example 3 was 200 μM, the concentration of MBA in Example 4 Was 10 [mu] M.

실시예Example 5. 실리콘 마이크로기둥/금  5. Silicon micro pillars / gold 나노와이어로By nanowire 구성된 삼차원 복합 구조체. Dimensional complex structure.

1) One) 구형태(spherical)의Spherical 금 시드 제조. Manufacture of gold seeds.

상기 금 시드를 제조하는데 있어, 아래 단계들을 포함하는 Frens method을 참고하였다.In making the gold seed, the Frens method, which includes the following steps, is referred to.

구체적으로 2.5 X 10-4 M HAuCl4 용액 100 ㎖를 오일 배쓰에서 120 ℃ 가열하고, 30 분간 교반하였다. 상기 용액의 가열상태를 유지하면서 여기에 1% 소듐시트레이트 용액 5 ㎖을 첨가하고, 20분 후, 상기 가열상태의 용액 색이 붉은 루비색으로 변화하면 금 나노입자(이하, AuNPs라고도 한다.)가 형성되었음을 의미하므로 반응을 종료하였다.Specifically, 100 ml of a 2.5 X 10 -4 M HAuCl 4 solution was heated at 120 ° C in an oil bath and stirred for 30 minutes. 5 ml of a 1% sodium citrate solution was added to the solution while maintaining the heating state of the solution, and gold nanoparticles (hereinafter also referred to as AuNPs) were obtained after 20 minutes when the solution color changed to a red ruby color. The reaction was terminated.

2) 실리콘 마이크로 기둥의 제조.2) Preparation of silicon micro pillars.

실리콘 웨이퍼(wafer)를 piranha 용액(H2SO4:H2O2=4:1)로 90분 동안 세척하고, 실리콘 산화물 막 상에 PECVD로 TEOS 절연막(insulation)을 10 ㎛ 증착하였다.The silicon wafer was washed with a piranha solution (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 4: 1) for 90 minutes and a TEOS insulation film of 10 μm was deposited by PECVD on the silicon oxide film.

마이크로 기둥의 구조 형성을 위해 오목판 구조의 포토레지스트 패턴층(TDMR-AR87)을 코팅하고, 이를 식각마스터로 하여 UV 포토리소그래피 공정으로 상기 절연막에 복수의 패턴을 형성하였다. 구체적으로 상기 포토레지스트 패턴층이 코팅된 웨이퍼(wafer)를 88 ℃에서 60 초간 1차 베이크하고, 400 mJ/min의 UV에 노출시킨 후, 다시 88 ℃에서 90 초간 2차 베이크하였다. 다시 이를 린스하고, 증류수로 세척한 후 110 ℃에서 90초간 3차 베이크하였다.A photoresist pattern layer (TDMR-AR87) having a concave structure was coated to form a micropillar structure, and a plurality of patterns were formed on the insulating film by a UV photolithography process using the photoresist pattern layer (TDMR-AR87) as an etching master. Specifically, the wafer coated with the photoresist pattern layer was first baked at 88 캜 for 60 seconds, exposed to UV at 400 mJ / min, and then subjected to secondary baking at 88 캜 for 90 seconds. Rinsed again, washed with distilled water, and then subjected to tertiary baking at 110 ° C for 90 seconds.

이후, 상기 실리콘 산화물 막은 3600 Å/㎝의 속도의 CH3(25 sccm)/CF4(5 sccm)/Ar(70 sccm) 식각가스로 플라즈마를 이용하여 식각(ething)하고, 상기 실리콘은 SF6/C4F8 식각가스로 플라즈마를 이용하여 식각(ething)하여, 미세하게 제어된 패턴을 갖는 실리콘 마이크로 기둥을 제조하였다.Then, the silicon oxide film speed of 3600 Å / ㎝ CH 3 (25 sccm) / CF 4 (5 sccm) / Ar (70 sccm) Etching (ething) using a plasma as an etching gas, and the silicon is SF 6 / C 4 F 8 A silicon micropillar with a finely controlled pattern was fabricated by plasma etching using an etching gas.

이때 제조된 실시예 5의 실리콘 마이크로 기둥은 직경 1 ㎛, 높이 3 ㎛ 및 마이크로 기둥 간의 이격거리 1 ㎛였다.The silicon micropillar of Example 5 thus prepared had a diameter of 1 占 퐉, a height of 3 占 퐉 and a separation distance between micropipes of 1 占 퐉.

상기 실리콘 마이크로 기둥의 직경, 높이, 마이크로 기둥은 상기 포토레지스트에 의해 형성된 패턴, 식각 조건 등을 제어함에 따라 적절히 제어될 수 있다.The diameter, height, and micropillar of the silicon micropillar can be suitably controlled by controlling patterns, etching conditions, and the like formed by the photoresist.

3) 금 3) Gold 나노와이어와With nanowires 나노와이어Nanowire 번들(bundle)의 성장. Growth of the bundle.

Au 나노와이어를 상기 2) 단계를 통해 제조된 실리콘 마이크로 기둥(Si pillar)이 형성된 기판(array)상에 성장시키기 위하여 아래 단계들을 수행하였다.The following steps were performed to grow Au nanowires on a silicon pillar-formed array fabricated through step 2).

우선, ⅰ) 상기 기판 표면의 친수성을 향상시키기 위해, 상기 기판을 산소(O2) 플라즈마로 10 분간 전처리한다.First, i) the substrate is pretreated with oxygen (O 2 ) plasma for 10 minutes in order to improve the hydrophilicity of the substrate surface.

ⅱ) 상기 전처리된 기판을 제1 용액(30 ㎖ 에탄올에 30 ㎕ APTES가 용해된 APTES 용액)에 1 시간 동안 담근 후 에탄올로 세척하고 120 ℃, 30 분간 오븐에서 구워, APTES로 코팅된 기판을 제조하였다.Ii) The pretreated substrate was immersed in a first solution (30 μl of APTES solution dissolved in 30 ml of ethanol) for 1 hour, washed with ethanol and baked in an oven at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a substrate coated with APTES Respectively.

ⅲ) 다음으로 상기 APTES로 코팅된 기판을 금 나노입자(AuNPs;18 ㎚)가 포함된 용액에 2 시간동안 담근 후, 증류수로 세척하여 금 나노입자의 시드가 고정된 기판을 제조하였다.Iii) Next, the substrate coated with APTES was immersed in a solution containing gold nanoparticles (AuNPs; 18 nm) for 2 hours, and then washed with distilled water to prepare a substrate having seeds of gold nanoparticles immobilized thereon.

ⅳ) 상기 시드가 고정된 기판을 마지막 제2 용액(각기 다른 농도의 MBA, HAuCl4(1.7 mM) 및 L-아스코르브산(4.1 mM))에 5 분 동안 담그어 나노와이어를 성장시킨 후, 에탄올로 린스하고 공기중에서 건조시켰다.
Ⅳ) after the seed has a second end solution growing nanowires by immersing for 5 minutes (each of the different concentrations MBA, HAuCl 4 (1.7 mM) and L- ascorbic acid (4.1 mM)) to a fixed substrate, with ethanol Rinsed and dried in air.

실시예Example 6 내지 8. 실리콘 마이크로기둥/금  6 to 8. Silicon micro pillars / gold 나노와이어로By nanowire 구성된 삼차원 복합 구조체. Dimensional complex structure.

3)-ⅳ) 단계에서 제2 용액에 담그는 시간을 5분에서 15분, 30분, 60분으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 모두 동일하게 제조하였다.The procedure of Example 5 was repeated except that the immersing time in the second solution was changed from 5 minutes to 15 minutes, 30 minutes and 60 minutes in step 3) -iv).

여기서, 실시예 6은 제2 용액에 15 분간 담그어 제조한 것이고, 실시예 7은 제2 용액에 30분간 담그어 제조한 것이며, 실시예 8은 제2 용액에 60 분간 담그어 제조한 것이다.
Here, Example 6 was prepared by soaking in a second solution for 15 minutes, Example 7 was prepared by soaking in a second solution for 30 minutes, and Example 8 was prepared by soaking in a second solution for 60 minutes.

분석 기기Analytical instrument

FE-SEM(Field-emission scanning electron microscopy)은 JEOL instrument(JSM-6700F)을 사용하여 측정하였고, 여기서 가속 전압(acceleration voltage)은 5 kV이다.Field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) was measured using a JEOL instrument (JSM-6700F), where the acceleration voltage was 5 kV.

라만 스펙트럼(Raman spectra)은 적분 현미경(Leica microscope)을 구비한 레니쇼 라만 콘포컬 시스템 모델의 라만 스펙트럼 장치(Renishaw inVia confocal Raman spectrometer)를 사용하여 얻었다. 상기 적분 현미경은 범위가 100-2000 cm-1인 50 × objective lens(NA = 0.80)를 사용하였다.Raman spectra were obtained using a Renishaw in Via confocal Raman spectrometer with a Reynisk Raman conical system model with an integrated Leica microscope. The integration microscope used a 50 × objective lens (NA = 0.80) with a range of 100-2000 cm -1 .

라만 실험을 수행하기 위한 여기 소스로, HeNe laser (85 μW at the sample surface)를 사용하여 633 nm 방사를 수행하였다. 라만 측정에서 데이터 획득 시간은 약 10 초였다.
As an excitation source for performing the Raman experiment, 633 nm emission was performed using a HeNe laser (85 μW at the sample surface). Data acquisition time in Raman measurements was approximately 10 seconds.

실험예Experimental Example 1.  One. 리간드Ligand 농도에 따른 금속  Metal by concentration 나노와이어의Nanowire 형태 분석 Shape analysis

본 발명에서는 리간드의 농도조절을 통해, 금속 나노와이어의 성장 형태를 제어할 수 있음을 발견하였고, 이를 검증하기 위하여 아래와 같은 실험을 수행하였다.In the present invention, it has been found that the growth mode of metal nanowires can be controlled by controlling the concentration of the ligand. In order to verify this, the following experiment was conducted.

기판 상에 금 나노입자를 증착하여 시드(seed)를 고정하고, 상기 시드로부터 금 나노와이어를 성장시킴에 있어서 리간드의 농도가 미치는 영향을 관찰하기 위해, 평평한 실리콘 웨이퍼 상에 금 나노입자를 증착하여 성장하는 금 나노와이어의 형태를 관찰하였다.In order to observe the influence of the concentration of the ligand in the growth of the gold nanowires from the seed by depositing gold nanoparticles on the substrate and fixing the seeds, gold nanoparticles were deposited on a flat silicon wafer The morphology of growing gold nanowires was observed.

도 3은 실시예 1 내지 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a schematic view showing the structure of the three-dimensional complex structure produced from Examples 1 to 4. FIG.

도 4는 실시예 1 내지 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체를 각각 SEM 으로 촬영한 사진이다. 여기서 a는 실시예 1로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이고, b는 실시예 2로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이고, c는 실시예 3으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이며, d는 실시예 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이다. 4 is a SEM photograph of the three-dimensional composite structures manufactured in Examples 1 to 4; Where a is the three-dimensional composite structure prepared in Example 1, b is the three-dimensional composite structure prepared in Example 2, c is the three-dimensional composite structure prepared in Example 3, d is the three- Structure.

도 5는 실시예 1로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이고, 도 6은 실시예 2로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이며, 도 7은 실시예 3으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이며, 도 8은 실시예 4로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 낮은 확대율에서 SEM 이미지이다.FIG. 5 is a SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure manufactured from Example 1, FIG. 6 is an SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure prepared from Example 2, FIG. 8 is a SEM image at a low magnification of the three-dimensional composite structure manufactured from Example 4. FIG.

도 3 내지 도 8에 나타난 바와 같이, 금 나노와이어에 있어서 최종 모폴로지(morphology)를 결정하는데 리간드의 농도가 매우 중요한 역할을 수행하는 것을 확인하였다.As shown in FIGS. 3 to 8, it was confirmed that the concentration of the ligand plays a very important role in determining the final morphology of the gold nanowire.

구체적으로 MBA의 농도가 200 μM 사용된 실시예 3의 경우, 본 발명과 같은 3차원 구조에 적용할 수 있는 기둥(pillar)으로부터 수직으로 정렬된 번들(bundle) 형태의 금 나노와이어가 제조되었는데 반해, MBA의 농도가 300 μM 이상 사용된 실시예 2의 경우 수직상으로 정렬된 금 나노와이어가 제조되고, 실시예 1의 경우 별개의(individual) 형태를 갖는 느슨한(loose) 금 나노와이어가 제조되었으며, 100 μM 미만의 MBA가 사용된 실시예 4는 가지형(branched) 금 나노구조체가 제조되었다.Specifically, in the case of Example 3 in which the concentration of MBA was 200 μM, gold nanowires in the form of bundles arranged vertically from pillars applicable to the three-dimensional structure of the present invention were prepared , Gold nanowires aligned in the vertical direction were prepared in the case of Example 2 where the concentration of the MBA was 300 μM or more, and loose gold nanowires having the individual form in the case of Example 1 were produced And MBA less than 100 [mu] M was used, branched nanostructures were prepared.

실시예 2는 수직상으로 정렬된 금 나노와이어가 형성되긴 하나, 실시예 3의 번들 형태의 금 나노와이어보다 촘촘하지 않고, 개별적으로 형성되어 있기 때문에, 상기 MBA 농도 범위(500 μM)에서 삼차원 복합 구조체를 제조할 경우 다량의 핫스팟을 얻을 수 없다. 따라서, 고밀도의 핫스팟을 얻기 위해서는 번들형태의 금 나노와이어(실시예 3)로 형성하는 것이 가장 바람직하므로, MBA 농도범위는 100-300 μM에서 선택할 수 있다.Although the gold nanowires aligned in the vertical direction in Example 2 are formed, they are formed not individually but finer than the bundle-shaped gold nanowires in Example 3. Therefore, the MBA concentration range (500 [mu] M) When a structure is manufactured, a large amount of hot spots can not be obtained. Therefore, in order to obtain a high-density hot spot, it is most preferable to form a bundle-shaped gold nanowire (Example 3), so that the MBA concentration range can be selected from 100-300 μM.

이렇게 느슨한(loose) 나노와이어 형태부터 짧은 스파이크(spike) 구조까지 다양한 금 구조체가 형성되는 이유는 제조과정에 있는데, 간략하게 기판 상에 금 시드가 고정되고, 상기 금 시드의 노출된 표면에 리간드인 MBA 분자가 결합하게 된다. 여기서 상기 금 시드로부터 금 나노와이어가 성장하는 과정에 있어서, 노출된 금 시드의 표면은 리간드에 의해 덮여있기 때문에, 금 전구체의 접근이 불가하다.The reason that various gold structures are formed from loose nanowire form to short spike structure is in the manufacturing process because a gold seed is fixed on the substrate briefly and the exposed surface of the gold seed is coated with a ligand MBA molecules are bound. Here, in the process of growing the gold nanowires from the gold seed, since the surface of the exposed gold seed is covered with the ligand, the approach of the gold precursor is impossible.

따라서 금 시드와 기판 사이의 계면에 금 전구체가 접근하여 기판 으로부터 수직으로 금 나노와이어가 성장할 수 있는 것이다. 결론적으로 리간드인 MBA 농도가 감소함에 따라 짧은 스파이크의 구조로 형성되는 것이다.Therefore, the gold precursor approaches the interface between the gold seed and the substrate, and gold nanowires can grow perpendicularly from the substrate. As a result, the structure of the short spike is formed as the concentration of the ligand MBA decreases.

또한 상기 MBA 농도가 700 μM을 초과한 1 mM일 경우, 상기 금 시드가 MBA에 의해 거의 커버되어, 길이상(longitudinal) 성장을 위한 금 전구체의 접근을 방해하기 때문에, 상기 금 나노입자의 제한된 노출된 부위로부터 매우 얇은 금 나노와이어가 성장될 수 밖에 없어 들어누워있는 방향에서 기판상에 랜덤하게 형성되는 문제가 존재한다(도 5 참조).In addition, when the MBA concentration is 1 mM at a concentration exceeding 700 [mu] M, the gold seed is almost covered by MBA, which interferes with the approach of the gold precursor for longitudinal growth, so that the limited exposure of the gold nanoparticles There is a problem in that very thin gold nanowires can not be grown from the portion where the gold nanowires are grown and are randomly formed on the substrate in the lying direction (see FIG. 5).

흥미롭게도 MBA 농도가 절반으로 급격히 감소하게 되면, 앞서 설명한 바와 같이 길이방향으로 금 시드가 성장하도록 최적화할 수 있고, 수직적으로 정렬된 금 나노와이어를 얻을 수 있다(도 6 참조).Interestingly, when the concentration of MBA rapidly decreases to half, it is possible to optimize growth of the gold seed in the longitudinal direction as described above, and vertically aligned gold nanowires can be obtained (see FIG. 6).

한편, 상기 MBA 농도가 100 μM 미만인 4의 경우 소량의 MBA가 첨가됨에 의해 MBA 분자 간의 상호작용이 형성되는 미묘한 균형을 방해받게 되어, 가지형으로 연장되어 형성되거나, 누워서 성장된 큰 금 클러스터를 형성하는 것을 확인할 수 있었다(도 8 참조).On the other hand, in the case of the MBA having a MBA concentration of less than 100 μM, a small amount of MBA is added, which interferes with a delicate balance of formation of interactions between MBA molecules, thereby forming a large gold cluster (See FIG. 8).

그러나 MBA 농도가 100-300 μM인 실시예 3의 경우, 번들 형태의 금 나노와이어로 성장되어, 이후 이러한 MBA 농도로 금 나노와이어를 성장시킬 경우, 제조된 삼차원 복합 구조체로부터 고밀도의 핫스팟을 형성할 수 있다.However, in the case of Example 3 in which the MBA concentration is 100-300 [mu] M, the gold nanowires are grown into bundle-type gold nanowires, and when the gold nanowires are grown at such MBA concentration, a high-density hot spot is formed from the prepared three- .

본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체를 제조하는데 있어, 핫스팟을 형성하는 금 나노와이어의 배향성이 매우 중요하다. 따라서 상술한 금 나노와이어의 배향성을 제어하기 위해서는 반드시 상기 범위 내로 리간드의 농도를 제어함이 요구된다.
In the production of the three-dimensional complex structure according to the present invention, the orientation of gold nanowires forming hot spots is very important. Therefore, in order to control the orientation of the gold nanowire, it is required to control the concentration of the ligand within the above range.

아울러, 금 나노와이어의 직경(width)도 MBA 농도에 의존적인 것을 확인할 수 있다. 실시예 1로부터 제조된 금 나노와이어의 평균 직경은 6 ㎚였고, 실시예 2로부터 제조된 금 나노와이어의 평균 직경은 13 ㎚였으며, 실시예 3으로부터 제조된 평균 직경은 17 ㎚였다. 즉 MBA 농도가 감소할수록 평균직경이 증가하는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the diameter of the gold nanowires is also dependent on the MBA concentration. The average diameter of the gold nanowires prepared in Example 1 was 6 nm, the average diameter of the gold nanowires prepared in Example 2 was 13 nm, and the average diameter produced in Example 3 was 17 nm. In other words, as the MBA concentration decreases, the average diameter increases.

이는 앞서 설명한 바와 같이 상기 금 시드의 표면은 리간드에 의해 덮여있기 때문에, 금 전구체와의 결합을 막아 금 시드와 기판의 계면에 금 전구체(금 원자)가 결합되어 성장하게 된다.As described above, since the surface of the gold seed is covered with the ligand, the gold precursor (gold atom) is bonded to the interface between the gold seed and the substrate by blocking the bond with the gold precursor.

반면 상기 MBA 농도가 감소하면, 금 시드의 표면에 드문드문 MBA가 결합되기 때문에, 금 전구체와의 결합이 제한되지 않으므로 수직 성장뿐만 아니라, 측면상으로도 증가하게 되는 것이라 여겨진다.
On the other hand, when the MBA concentration is decreased, it is considered that not only the vertical growth but also the side surface increase because the bonding with the gold precursor is not limited since the sparse MBA is bonded to the surface of the gold seed.

실험예Experimental Example 2. 2.

본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체에서, 마이크로 기둥의 측변으로부터 방사상으로 금 나노와이어를 성장시키기 위해서는, 금 나노와이어 형성도 중요하므로, 실험예 1에서의 조건으로 금 나노와이어를 성장시키는 것이 매우 바람직하다.In the three-dimensional composite structure according to the present invention, since it is also important to form gold nanowires in order to grow gold nanowires radially from the side of a micropillar, it is very preferable to grow gold nanowires under the conditions in Experimental Example 1. [

게다가 마이크로 기둥의 모폴로지도 금 나노와이어의 형성에 영향을 미치는데 이를 아래 실험을 통해 확인하였다.In addition, the morphology of the micropillar also affects the formation of gold nanowires.

실시예 5의 2) 단계에서 제조된 실리콘 마이크로 기둥은 직경(diameter), 높이(height) 및 마이크로 기둥 간 이격거리(interpillar spacing)를 각각 1, 3 및 1 ㎛로 제어하여 제조된 것으로, 도 9는 상술한 실시예 5의 2) 단계에서 제조된 실리콘 마이크로 기둥을 위에서 촬영한 SEM이미지(a)와 측면 방향(60 ㅀ 기울기)에서 촬영한 SEM 이미지(b)이다.The silicon micro pillars prepared in the step 2) of Example 5 were manufactured by controlling the diameter, height and interpillar spacing between the micro pillars to 1, 3 and 1 탆, respectively, Is a SEM image (a) taken from above and a SEM image (b) taken from a side direction (60 ° slope) of the silicon micropillar manufactured in the step 2) of Example 5 described above.

도 9에 나타난 바와 같이 상기 실리콘 마이크로 기둥이 형성된 기판(array)의 모습을 확인할 수 있는데, 상기 실리콘 마이크로 기둥의 측면(sidewall)보다 상면(top)이 더 매끄럽다(smoother)는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, it can be seen that the top of the silicon micropillar is smoother than the sidewall of the silicon micropillar.

이러한 표면 상태의 차이로 인하여, 상기 실리콘 마이크로 기둥의 상면에는 금 나노와이어가 성장하지 않고, 측면에서만 나노와이어가 성장하는 것을 알 수 있다.
It can be seen that due to the difference in surface state, the gold nanowires do not grow on the upper surface of the silicon micropillar, but the nanowires grow only on the side.

실험예Experimental Example 3. 3.

나노와이어 성장시간이 본 발명의 삼차원 복합 구조체에서 나노와이어의 밀도, 위치(locality)과 방향성(orientation)에 미치는 영향을 관찰하였다.The effect of nanowire growth time on the density, locality and orientation of the nanowires in the three-dimensional composite structure of the present invention was observed.

상기 나노와이어 성장시간은 ⅳ) 상기 시드층이 형성된 기판을 제2 용액에 담그는 시간을 의미하므로, 이를 달리하여 제조된 삼차원 복합 구조체의 형태를 비교하였다.The nanowire growth time refers to the time required to immerse the substrate in which the seed layer is formed in the second solution. Therefore, the shape of the three-dimensional composite structure produced by the different method is compared.

도 10은 실시예 5 내지 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체를 SEM으로 촬영한 각각의 이미지이고, 위에서 촬영한 SEM이미지(a, b, c, d)와 위에서 낮은 배율로 촬영한 SEM 이미지(a', b', c', d')이다.FIG. 10 is an image of each of the three-dimensional composite structures manufactured in Examples 5 to 8 taken by SEM. The SEM images (a, b, c, and d) , b ', c', d ').

구체적으로 a, a'는 실시예 5로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이고, b, b'는 실시예 6으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이며, c, c'는 실시예 7로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이며, d, d'는 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체이다.Specifically, a and a 'are the three-dimensional complex structure prepared in Example 5, b and b' are the three-dimensional complex structure prepared in Example 6, and c and c 'are the three- d and d 'are the three-dimensional complex structures prepared from Example 8.

도 10에 나타난 바와 같이, 실시예 5로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 경우 성장 시간을 5분으로 한 것으로, 상면에 금 나노와이어가 최소한으로 생겼다(도 10의 a 및 a' 참조).As shown in FIG. 10, the three-dimensional complex structure produced from Example 5 had a growth time of 5 minutes, and gold nanowires were formed on the upper surface with minimum (see a and a 'in FIG. 10).

이에 반해 실시예 6으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 경우 성장 시간을 15 분으로 증가시킨 것으로, 실리콘 마이크로 기둥의 측면과, 상면 주위에 길고 두꺼운 금 나노와이어가 성장되어 있는 것을 확인하였다(도 10의 b 및 b' 참조).On the contrary, in the case of the three-dimensional composite structure prepared in Example 6, the growth time was increased to 15 minutes, and it was confirmed that a long and thick gold nanowire was grown on the side surface of the silicon micropillar and the top surface thereof And b ').

여기서 흥미로운 점은 상기 실리콘 마이크로 기둥에 대해 90 ㅀ로 서로 네트워크 구조로 연결 즉, 융합되어 있다는 것이다. 그러나 대각선으로 인접한 마이크로 기둥 사이에는 이러한 네트워크 구조가 형성되어 있지 않다. 이는 금 나노와이어의 길이로 설명할 수 있는데, 상기 금 나노와이어의 길이가 550 ㎚이기 때문에, 상기 마이크로 기둥 사이에 거리가 최소 1 ㎛일 경우, 상기 금 나노와이어가 상기 마이크로 기둥 사이를 거쳐 서로 융합 즉 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 이때 상기 마이크로 기둥과 상기 네트워크 구조 또는 상기 금 나노와이어와의 각도는 90 ㅀ이다(도 10의 b 및 b' 참조).What is interesting here is that the silicon micro pillars are connected to each other by a network structure at a distance of 90 즉. However, this network structure is not formed between diagonally adjacent micro pillars. Since the length of the gold nanowires is 550 nm, when the distance between the micro pillars is at least 1 탆, the gold nanowires are fused to each other through the micro pillars That is, a network structure can be formed. At this time, the angle between the micropillar and the network structure or the gold nanowire is 90 nm (see b and b 'in FIG. 10).

또한 실시예 7로 제조된 삼차원 복합 구조체와 같이 상기 나노와이어 성장시간이 30분으로 증가되면, 상기 나노와이어가 상기 마이크로 기둥 측면에서 외측으로 방사상으로 성장되기 시작하지만, 여전히 실리콘 마이크로 기둥의 측면의 주위에 나노와이어가 성장하지 않은 영역들이 존재하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 상기 성장시간 조건 하에서는 금 나노와이어의 성장이 불완전함을 의미하는 것이다(도 10의 c 및 c' 참조).When the nanowire growth time was increased to 30 minutes as in the case of the three-dimensional complex structure prepared in Example 7, the nanowires began to grow radially outward from the side of the micro pillars, , There are regions where the nanowires do not grow, which means that growth of the gold nanowires is incomplete under the growth time conditions (see FIGS. 10C and 10C).

따라서, 실시예 8로 제조된 삼차원 복합 구조체와 같이 상기 나노와이어의 성장시간을 60 분으로 증가시킬 경우에는, 상기 실리콘 마이크로 기둥의 측면에 빈 공간 없이 고밀도로 나노와이어가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다(도 10의 d 및 d' 참조).
Accordingly, when the growth time of the nanowire is increased to 60 minutes as in the case of the three-dimensional complex structure manufactured in Example 8, it can be confirmed that nanowires are formed at high density without voids on the sides of the silicon micropillar (See d and d 'in FIG. 10).

도 11은 실시예 8로 제조된 삼차원 복합 구조체를 측면 방향(60 ㅀ 기울기)에서 촬영한 SEM 이미지(b)이다.11 is a SEM image (b) of the three-dimensional composite structure manufactured in Example 8 taken in the lateral direction (60 ° tilt).

도 11에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 금 나노와이어가 실리콘 마이크로 기둥의 측면 상에 형성되어 있으면서, 상기 금 나노와이어는 실리콘 마이크로 기둥과 각도가 90 °인 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 11, in the three-dimensional complex structure according to the present invention, gold nanowires are formed on side surfaces of a silicon micropillar, and the gold nanowires have an angle of 90 ° with respect to a silicon micropillar.

또한, 상기 금 나노와이어는 인접한 다른 실리콘 마이크로 기둥에 형성된 금 나노와이어와 네트워크를 형성하는데, 상기 네트워크로 인해 SERS 신호를 강화하는 핫스팟을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gold nanowire forms a network with gold nanowires formed on adjacent silicon micro pillars, which forms a hot spot for enhancing the SERS signal due to the network.

게다가 상기 실리콘 마이크로 기둥은 자루(shaft)와 같고, 상기 실리콘 마이크로 기둥 측면에 방사상으로 성장되어 있는 금 나노와이어는 덮개(canopy)와 같아, 이들로 구성된 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 전체적으로 와이어-on-기둥(pillar) 구조의 우산형태를 취하고 있다 볼 수 있다.Moreover, the silicon micropillar is like a shaft, and the gold nanowire radially grown on the side of the silicon micropillar is like a canopy, and the three-dimensional complex structure according to the present invention composed of the silicon micropillar is entirely made of wire- - It can be seen that it takes the form of a pillar-shaped umbrella.

이러한 우산 형태의 구조체로 형성될 수 있는 이유는 두 가지가 있는데, 첫째 실리콘 표면의 상면 표면이 매끈하여, 화학적 활성이 낮아 금 나노와이어가 성장되지 못하도록 방해하고 있고, 두 번째는 상기 실리콘 마이크로 기둥의 맨 상부 영역에서 보다 낮은 영역으로 증착되는 것이 어렵기 때문에, 상기 금 나노와이어가 오직 실리콘 마이크로 기둥의 측면의 상부영역에만 형성될 수 있다.
There are two reasons why it can be formed as an umbrella-like structure. Firstly, the top surface of the silicon surface is smooth and the chemical activity is low to prevent the growth of gold nanowires. Secondly, The gold nanowires can be formed only in the upper region of the side surface of the silicon micropillar, since it is difficult to deposit from the uppermost region to the lower region.

실험예Experimental Example 4. 4.

본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체의 표면증강 라만(SERS, surface-enhanced Raman scattering) 기판으로서의 특성을 확인하고자 하였다.(SERS) of the three-dimensional complex structure according to the present invention.

일반적으로 날카로운 금속 돌출부(protrusion)와 나노갭은 SERS 신호를 수백에서 수천 배(2-3 order of magnitude) 정도 상당히 향상시킨 것으로 보고된 바 있다. 이러한 극적인 SERS 신호의 향상을 야기하는 영역을 핫스팟이라한다. 표면에서 은 나노입자 또는 금 나노입자의 고밀도 조립을 통해서 핫스팟을 얻기 위한 현존하는 가장 간단한 방법은 인접한 나노입자 사이에 다수의 갭을 형성하도록 하는 것이였다.In general, sharp metal protrusions and nanogaps have been reported to significantly improve the SERS signal by several orders of magnitude (2-3 orders of magnitude). The area that causes such a dramatic improvement of the SERS signal is called a hotspot. The current simplest way to obtain hot spots through high density assembly of silver nanoparticles or gold nanoparticles on the surface was to create multiple gaps between adjacent nanoparticles.

최근에는 삼차원 구조의 나노입자를 증착하거나 실리콘 나노와이어 상에 나노입자를 증착하는 하나의 공정을 통해 다수의 작용기를 가지게 하여 핫스팟 밀도를 증가시키는 시도한 바 있으나, 서로 다른 구성성분을 전혀 고려하지 못한 구조체로 본 발명에 비해 현저히 낮은 SERS 신호 세기를 갖는다는 한계가 존재했다.In recent years, attempts have been made to increase the hot spot density by providing a plurality of functional groups through a single process of depositing nanoparticles having a three-dimensional structure or depositing nanoparticles on silicon nanowires. However, There is a limitation in that it has a significantly lower SERS signal intensity than the present invention.

결론적으로 본 발명에 따른 삼차원 복합 구조체는 삼차원 구조뿐만 아니라 인접한 마이크로 기둥 사이에 형성된 금속 나노와이어로 인해 고밀도의 계층적 구조를 갖는 핫스팟을 제공하고 있다. 이는 새로운 형태의 SERS 핫스팟이다.As a result, the three-dimensional complex structure according to the present invention provides a hot spot having a high-density hierarchical structure due to metal nanowires formed between adjacent micro pillars as well as a three-dimensional structure. This is a new type of SERS hotspot.

따라서, 상술한 본 발명의 삼차원 복합 구조체의 SERS 기판으로써의 특성을 관찰하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.Therefore, in order to observe the characteristics of the SERS substrate of the three-dimensional complex structure of the present invention, the following experiment was performed.

도 12는 R6G에 대한 비교예, 실시예 2, 3 및 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 SERS 스펙트럼(a, b, c, d)과 SEM 이미지(a', b', c', d')이다. 여기서 a, a'는 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체에 대한 것이고, b, b'는 실시예 3으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체에 대한 것이며, c, c'는 실시예 2로부터 제조된 삼차원 복합 구조체에 대한 것이며, d, d'는 비교예에 대한 것이다.12 shows SERS spectra (a, b, c, and d) and SEM images (a ', b', c ', and d) of the three-dimensional complex structure prepared from Comparative Example for R6G, Examples 2, ')to be. Here, a and a 'are for a three-dimensional complex structure prepared from Example 8, b and b' are for a three-dimensional complex structure prepared from Example 3, and c and c ' Structure, and d and d 'are for the comparative example.

로다민(Rhodamine) 6G(이하, R6G라고도 한다.)을 SERS 분석을 통해 검출하기 위한 물질로 사용하였다.Rhodamine 6G (hereinafter also referred to as R6G) was used as a substance to be detected by SERS analysis.

이때 비교예는 실시예 5의 2)로부터 제조된 실리콘 마이크로 기둥으로, 표면에 어떠한 처리도 되지 않은 것을 사용하였다.At this time, the comparative example was a silicon micropillar prepared from 2) of Example 5, and the surface of which was not subjected to any treatment was used.

또한 상기 비교예, 실시예 2, 3 및 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 크기는 0.5 × 0.5 ㎠으로 통일하였다.In addition, the size of the three-dimensional complex structure produced from the above Comparative Examples, Examples 2, 3 and Example 8 was unified to 0.5 × 0.5 cm 2.

R6G를 우선 에탄올(0.1 mM)에 용해한 다음, 5 ㎕씩 상기 비교예, 실시예 2, 3 및 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체에 각각 떨어뜨린 후, 라만 실험으로 측정하였다(분석 기기 내용 참조).R6G was first dissolved in ethanol (0.1 mM), and 5 쨉 l of the solution was dropped to the three-dimensional complex structure prepared in the above Comparative Example, Examples 2, 3 and Example 8, respectively, and then measured by the Raman experiment ).

도 12에 나타난 바와 같이, SERS 신호 세기는 실시예 8의 삼차원 복합 구조체에서 가장 크게 측정되었으며, 이는 실시예 2, 3 및 비교예에 비해 현저히 향상된 수치임을 확인할 수 있다. 게다가 R6G의 검출 한계도 10 μM로 확인되었다.As shown in FIG. 12, the SERS signal intensity was the largest measured in the three-dimensional composite structure of Example 8, which is a significantly improved value as compared with Examples 2 and 3 and Comparative Example. In addition, the detection limit of R6G was confirmed to be 10 μM.

보다 구체적으로 검출 특성을 비교하기 위하여, SERS 향상 특성을 다음과 같이 정량화하기로 한다. More specifically, in order to compare the detection characteristics, the SERS improvement characteristics are quantified as follows.

구체적으로 평균화된 향상 수치(EF, enhancement factor)를 아무 처리도 되지 않은 실리콘 기판(bare silicon)으로부터 R6G에 대한 신호를 레퍼런스로 하여 520 ㎝-1 피크로부터 계산한다.Specifically, the averaged enhancement factor (EF) is calculated from the 520 cm -1 peak with reference to a signal for R6G from a silicon substrate (bare silicon) that has not been treated.

결론적으로 실시예 8로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 평균화된 EF는 8.6 × 106이였고, 실시예 3으로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 평균화된 EF는 1.4 × 106이였으며, 실시예 2로부터 제조된 삼차원 복합 구조체의 평균화된 EF는 6.4 × 105이였다.As a result, the average EF of the three-dimensional composite structure prepared in Example 8 was 8.6 × 10 6 , and the average EF of the three-dimensional composite structure prepared in Example 3 was 1.4 × 10 6 . The average EF of the three-dimensional composite structure was 6.4 × 10 5 .

상기 결과를 종합하면 SERS 신호의 향상은 금 나노입자의 고유의 구조(골짜기 형태인지, 날카로운 돌출 형태인지 등)와 인접한 금 나노입자 사이에 형성된 핫스팟의 밀도에 의존적이라는 것을 알 수 있다.Taken together, these results indicate that the enhancement of the SERS signal is dependent on the intrinsic structure of the gold nanoparticles (whether in valley form, sharp protrusion form, etc.) and the density of hot spots formed between adjacent gold nanoparticles.

즉 본 발명의 삼차원 복합 구조체에서 상기 인접한 금 나노와이어로부터 형성된 고밀도의 핫스팟은 SERS 신호 향상에 중요한 역할을 수행한다는 것을 알 수 있는데, 구체적으로 본 발명의 삼차원 복합 구조체는 종래의 계층적 구조를 갖는 금 나노와이어보다 SERS 분자를 더 쉽게 잡을 수(capture)할 수 있기 때문에, SERS가 크게 향상되는 것이다.
That is, it can be seen that a high-density hot spot formed from the adjacent gold nanowires in the three-dimensional complex structure of the present invention plays an important role in improving the SERS signal. Specifically, the three- Because SERS molecules can be captured more easily than nanowires, SERS is greatly improved.

상술한 모든 결과를 종합하면, 본 발명에 따른 구조를 갖는 삼차원 복합 구조체는 마이크로 기둥의 측면부로부터 계층적이면서 방사상으로 금 나노와이어가 성장함으로써, 새로운 마이크로 기둥 상에 형성된 나노와이어 구조를 갖는다. 이러한 구조는 SERS 플랫폼으로써 다양한 장점들을 가지고 있어, SERS 기판으로 사용될 경우 광학 이미징 분야 또는 센싱 분야에 적용될 가능성이 매우 높을 뿐만 아니라, 태양전지, 전극 어레이 또는 전하 저장 장치에도 적용될 것이라 기대할 수 있다.In all of the above results, the three-dimensional composite structure having the structure according to the present invention has a nanowire structure formed on a new micropillar by growing gold nanowires in a hierarchical and radial manner from a side portion of a micropillar. Such a structure has various advantages as a SERS platform, and when used as a SERS substrate, it is very likely to be applied to an optical imaging field or a sensing field, and is expected to be applied to a solar cell, an electrode array, or a charge storage device.

Claims (24)

기판;
상기 기판 상에 서로 이격 배열된, 마이크로 기둥(pillar);
상기 마이크로 기둥의 측면부로부터 수직방향으로 성장 배열된, 금속 나노와이어; 및
상기 마이크로 기둥의 상기 금속 나노와이어 사이에는 나노갭이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
Board;
A micro pillars spaced apart from one another on the substrate;
A metal nanowire growing and arranged in a vertical direction from a side portion of the micropillar; And
And a nanogap is formed between the metal nanowires of the micropillar.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 기둥(pillar)의 평균높이는 1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the average height of the micro pillars is 1 to 5 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 기둥은 평균높이 20 내지 70% 지점을 기준으로 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부와 측면 하단부로 구분되는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the micropillar is divided into a side upper end portion and a side lower end portion of the micropillar based on a point of an average height of 20 to 70%.
제3항에 있어서,
상기 마이크로 기둥의 평균높이가 2.5 내지 5 ㎛일 때, 상기 나노갭은 상기 마이크로 기둥의 측면 상단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method of claim 3,
Wherein the nanogap is formed on a side upper end portion of the micropillar when an average height of the micropillar is 2.5 to 5 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method according to claim 1,
And the distance between the micro pillars is 0.1 to 1 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 금속 나노와이어의 길이는 10 내지 600 ㎚인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the length of the metal nanowire is 10 to 600 nm.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 기둥의 상단부는 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면보다 매끄러운 표면인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the upper end of the micropillar is a smoother surface than the side surface of the micropillar.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 기둥과 상기 금속 나노와이어 또는 상기 네트워크 구조 사이의 각도는 80 내지 100 도(°)의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein an angle between the micropillar and the metal nanowire or the network structure is in a range of 80 to 100 degrees.
Ⅰ) 마이크로 기둥(pillar)이 서로 이격 배열되어있는 기판의 표면을 산소 플라즈마 처리하는 단계;
Ⅱ) 상기 전처리된 기판과 커플링제를 용매에 혼합한 제1 용액을 접촉시키는 단계;
Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계를 통해 제조된 기판의 표면에 금속 나노입자를 고정시키는 단계; 및
Ⅳ) 상기 금속 나노입자가 고정된 기판에 상기 금속 나노입자를 성장시키는 제2 용액을 처리하여, 금속 나노와이어를 성장시키는 단계;를 포함하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
(I) oxygen plasma treatment of the surface of a substrate having micro pillars spaced apart from each other;
(II) contacting the pretreated substrate with a first solution in which a coupling agent is mixed with a solvent;
III) fixing the metal nanoparticles on the surface of the substrate prepared in the step II); And
And (IV) growing a metal nanowire by treating a second solution for growing the metal nanoparticles on a substrate on which the metal nanoparticles are immobilized.
제9항에 있어서,
상기 마이크로 기둥(pillar)의 평균높이는 1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the average height of the micro pillars is 1 to 5 占 퐉.
제9항에 있어서,
상기 마이크로 기둥(pillar) 사이의 이격거리는 0.1 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the spacing between the micro pillars is 0.1 to 1 占 퐉.
제9항에 있어서,
상기 금속 나노와이어의 길이는 10 내지 600 ㎚인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the length of the metal nanowire is 10 to 600 nm.
제9항에 있어서,
상기 마이크로 기둥의 상단부는 상기 마이크로 기둥의 측면부 표면보다 상대적으로 매끄러운 표면인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the upper end of the micropillar is a relatively smooth surface than the side surface of the micropillar.
제9항에 있어서,
상기 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 4-아미노프로필트리메톡시실란 및 4-아미노부틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 아미노알킬실란인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the coupling agent is at least one aminoalkylsilane selected from the group consisting of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 4-aminopropyltrimethoxysilane and 4-aminobutyltrimethoxysilane. A method for producing a three-dimensional complex structure.
제9항에 있어서,
상기 용매는 C1-6의 알코올, 물 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the solvent is any one selected from the group consisting of C 1-6 alcohol, water, and a mixed solvent thereof.
제9항에 있어서,
상기 커플링제와 용매의 혼합 부피비가 1 : 700-1300인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the mixing ratio of the coupling agent to the solvent is 1: 700-1300.
제9항에 있어서,
제2 용액은 리간드, 환원제 및 금속 전구체를 포함하고, 상기 제2 용액에서 상기 리간드의 함량이 100 내지 300 μM인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the second solution comprises a ligand, a reducing agent and a metal precursor, and the content of the ligand in the second solution is 100 to 300 μM.
제17항에 있어서,
상기 리간드는 4-머캅토벤조산(4-mercaptobenzoic acid), 4-머캅토-2-메톡시-벤조산(4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid) 및 3-머캅토프로피온산(3-mercaptopropionic acid)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
18. The method of claim 17,
The ligand may be 4-mercaptobenzoic acid, 4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid and 3-mercaptopropionic acid. And the second layer is formed of at least one selected from the group consisting of silicon nitride, silicon nitride, and silicon nitride.
제17항에 있어서,
상기 환원제는 L-아스코르브산, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 보로하이드라이드, 하이드라진, 구연산 또는 그 염 및 환원당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이상인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of borohydride, hydrazine, citric acid or a salt thereof, and reducing sugar of L-ascorbic acid, alkali metal or alkaline earth metal.
제17항에 있어서,
상기 금속 전구체는 AgNO3, AgCl, AgNO3, HAuClO4, HAuCl4, H2PtCl6 및 H2Pt(OH)6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the metal precursor is at least one selected from the group consisting of AgNO 3 , AgCl, AgNO 3 , HAuClO 4 , HAuCl 4, H 2 PtCl 6 and H 2 Pt (OH) 6 .
제9항에 있어서,
상기 Ⅳ) 단계의 제2 용액으로 담그는 시간은 60 내지 120 분동안 수행되는 것을 특징으로 하는 삼차원 복합 구조체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
And the immersing time in the second solution of step IV) is performed for 60 to 120 minutes.
제1항에 따른 삼차원 복합 구조체를 포함하는 표면강화 라만 분광기판.A surface enhanced Raman spectroscope plate comprising the three-dimensional complex structure of claim 1. 제22항에 따른 표면강화 라만 분광기판을 포함하는 바이오센서.A biosensor comprising the surface enhanced Raman spectroscopy plate according to claim 22. 제22항에 따른 표면강화 라만 분광기판을 포함하는 미세전극 어레이.22. A microelectrode array comprising a surface enhanced Raman spectroscopy plate according to claim 22.
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