| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 가을 (11/07 ~ 11/09, 라카이샌드파인 리조트) |
| 권호 | 18권 2호 |
| 발표분야 | B. 나노재료(Nanomaterials) |
| 제목 | 플라즈마 처리를 통한 금 박막의 나노입자 형성 및 이를 이용한 탄소나노튜브 합성 연구 |
| 초록 | 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 우수한 화학적 안정성, 기계적 강도, 높은 종횡비를 갖고있다. 뿐만 아니라 SWNTs는 금속성, 반도체성을 나타내는 독특한 전기적 특성을 갖고 있어 차세대 나노 소자로 각광을 받고 있다. 이러한 독특한 전기적 특성은 SWNTs의 직경 및 뒤틀림도(chirality)와 밀접한 관계가 있으며 이를 제어하기 위한 많은 연구들이 행해지고 있다. SWNTs의 직경은 합성 시 사용되는 촉매 나노입자의 크기와 상관관계가 있어서, 촉매입자의 크기를 제어함으로써 SWNTs의 직경을 제어하려는 연구들이 진행되어 왔다. 촉매의 직경을 제어하는 방법 중에는 열처리를 통하여 촉매 입자의 증발을 유도하여 직경을 제어하는 방법, 전자빔 묘화공정(electron beam lithography)을 이용한 패터닝 등이 대표적인 사례이다. 그러나 이러한 방법들은 장시간 고온이 필요하거나 과정이 복잡하다는 어려움이 있다. 본 연구에서는, 금 박막의 플라즈마 처리를 통하여 나노입자의 형성 거동을 고찰하였고, 이를 SWNTs 합성에 이용하였다. 합성기판은 SiO2 웨이퍼를 이용하였고, 전자빔 증착법(electron beam deposition method)을 이용하여 1~50Å의 두께로 금 박막을 증착하였다. 금 나노입자의 형성을 위한 플라즈마 처리는 Ar 플라즈마를 5~15W의 파워로 발생시켜 500°C에서 10분간 처리하였다. 그 결과 다양한 두께의 박막과 플라즈마 파워에 의한 나노입자의 형성 및 거동을 확인할 수 있었다. 형성된 금 나노입자를 촉매로 사용하여 SWNTs를 합성한 결과, 5Å 두께의 금 박막 기판을 5W의 플라즈마 파워로 처리하였을 때, SWNTs를 합성하기에 가장 최적화된 조건이라는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 플라즈마 처리를 통한 나노입자의 형성 및 촉매의 직경제어는 열처리법이나 패터닝방법 보다 훨씬 간단한 공정과 저온에서의 단시간 처리가 가능하다는 장점이 있다. |
| 저자 | 곽은혜, 정구환 |
| 소속 | 강원대 |
| 키워드 | 금 박막; 플라즈마 처리; 나노입자; SWNTs |
