| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 봄 (05/14 ~ 05/15, 구미코) |
| 권호 | 21권 1호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 |
| 제목 | 산화아연 나노막대의 상호작용 및 극성제어를 통한 3차원 나노구조체 구현 |
| 초록 | 일반적으로 알려진 수열합성법은 저온에서 대면적으로 나노구조체를 합성하기 용이하고 패터닝 공정을 통한 위치 및 크기 제어가 가능하다. 하지만 더 정교한 제어를 위해서는 결정성장 메커니즘과 농도에 따른 나노막대의 직경 및 길이의 상호관계를 규명하고 산화아연 막대의 극성을 제어하여 결정성장속도와 방향성을 파악하여야 한다. 본 연구는 특정농도에서 금속 산화물 반도체인 산화아연 나노막대의 직경과 성장속도의 관계 그리고 성장과정에서 일어나는 나노막대간의 강한 상호작용을 규명하였다. 반응물질의 농도가 상대적으로 높은 경우(25mM), ZnO 나노막대의 높이가 일정하였다. 반면, 농도가 상대적으로 낮은 경우(2.5mM), 산화아연 막대의 길이는 두께와 비례하며 성장함을 확인할 수 있고, 이를 깁스톰슨효과(Gibbs-thomson effect)에 의해 설명할 수 있다. 이보다 상대적으로 더 낮은 농도(1.6mM)의 경우, 반응물질의 경쟁(Competition effect)이 일어나 성장속도는 직경에 반비례하게 나타났다. 한편, 깁스톰슨 효과가 일어나는 농도(2.5mM)에서 나노막대간의 거리가 반응물질의 경쟁이 일어나지 않는 가까운 거리에서 서로의 성장을 돕는 시너지효과(synergetic effect)를 관찰 할 수 있었다. 이러한 상호작용에 관한 연구뿐만 아니라 산화아연 막대의 극성을 이용하여 결정성장의 방향을 제어할 수 있다. 수열합성 공정 중 Citrate 계열의 물질은 Zn2+ 극성을 가지고 있는 나노막대의 상단면(Top-surface)과 결합하여 수직방향이 아닌 수평방향으로 성장하게 유도한다. 이러한 특성을 이용하여 다단계성장(Multi-stage growth)을 이용한 3차원 나노구조체를 구현할 수 있다. 이러한 3차원 나노구조체는 높은 집적도, 넓은 표면적, 빠른 반응성, 플렉서블 소자 응용 등의 다양한 장점으로 광소자, 바이오소자, 전자소자, 에너지 소자 등 광범위한 다양한 분야에 접목할수 있을 것으로 기대된다. |
| 저자 | 이원우1, 이정민2, 박홍규2, 박원일1 |
| 소속 | 1한양대, 2고려대 |
| 키워드 | <P>산화 아연; 3차원 나노구조체; 나노막대; 상호작용; 극성</P> |
