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산화 텅스텐은 2.5~3.5 eV 에 이르는 큰 금지대폭 (bandgap) 을 가지고 있으며 빛을 투과 시키는 투명한 물질이다 . 또한 광변색 (photochromic) 성질과 전기변색 (electrochromic) 성질을 app zno가지고 있고 가스센서 특성 , 광촉매 특성 , field emission 특성 및 훌륭한 광학 디바이스 (optical devices) 특성을 나타내므로 아래와 같은 분야에 응용될 수 있다.






















소자가 소형화되면 칩당 더 많은 구성요소, 빠른 소자 동작, 더 낮은 생산비용과 소비 전력을 보인다는 이점이 있다. 따라서 소자를 소형화 시키려는 노력이 계속 되고 있고 현재는 나노크기 수준의 소자를 구현하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노와이어는 이러한 나노 수준, 마이크로 수준의 소자들을 연결하는 커넥터나 트랜지스터의 채널 역할(왼쪽 그림)을 할 수 있어서 많은 연구가 진행 중이다. 본 연구실에서는 실리콘 카바이드(SiC) 나노와이어를 열적산화법을 이용하여 합성하고, 그 특성과 다양한 응용분야에 대해 연구 중이다.


아래 그림은 열적산화를 통해 합성한 실리콘 카바이드 나노와이어로서 실리콘 기판을 소스로 쓰면서 탄소 환원 환경을 만들어 준 후, 고온에서 열적 산화를 통해 간단히 합성한 것이다. 본 연구실에서는 다양한 방법과 조건하에서 나노와이어를 합성 후, 특성을 연구하여 FED(field emission display)의 emitter나 gas sensor, 트랜지스터의 채널등 다양한 응용 가능성에 대하여 연구 중이다.













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산화 텅스텐의 이러한 특성들은 나노구조 (nanostructure) 의 산화 텅스텐에서 더 향상될 수 있다 . 최근 열처리 (thermal treatments), 기상 화학 반응 (vapor phase growth), 산화법 (oxidation method), 액상 화학 반응 (wet chemical reactions) 등을 이용한 다양한 방법으로 산화 텅스텐 나노와이어를 합성하는 방법이 보고되고 있다 . 위의 산화텅스텐 나노와이어 합성방법 중에서도 특히 단순 기판 가열 합성 방법 (simple heating method of the substrate) 은 합성방법이 매우 간단하고 합성된 나노와이어가 높은 결정성 (high crystallinity) 를 가지므로 많은 이점을 가지고 있다 . 본 연구실에서는 먼저 chemical vapor deposition (CVD) 방법으로 W2N 박막 및 W 박막을 증착시키고 증착된 박막을 저온에서 단순 가열하여 산화 텅스텐 나노와이어를 합성하고 특성 분석 연구를 수행한다. 또한 합성된 산화 텅스텐 나노와이어를 이용한 광촉매 , 가스센서 , 필드에미터 (field emitter) 응용 연구를 수행하고 있다.



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icon4원자층 증착법 기술은 반응 원료를 각각 분리하여 공급하는 방식으로 한 cycle을 증착할 때 표면 반응에 의해 1 monolayer이하의 박막이 성장하게 된다.


원자층 증착원자층 증착법에서의 반응은 아래 그림에서 보는 바와 같이 다음의 과정으로 한 cycle이 구성된다. 먼저 첫 번째 전구체(A-)가 공급된 뒤 A가 기판 위에 흡착하게 된다. 그 다음 단계인 purge 단계에서 약한 결합을 하고 있는 과량의 반응 원료는 모두 떨어져 나가 제거되고, 기판 위에 A원소가 흡착된 채로 남아있게 된다. 이후에 두 번째 전구체(B-)가 공급되면서 기판에 흡착되어 있는 A 원소와 반응을 통해 A-B 결합이 이루어진다. 마찬가지로 purge를 통해 과량의 반응물과 부산물은 제거되면서 표면에는 A-B가 남게 된다. 이처럼 원자층 증착법은 반응물의 표면 포화 반응에 의한 화학적 흡착, 탈착을 이용해 원자층을 증착하는 기술이다
원자층 증착법은 치밀한 박막을 균일하게 형성할 수 있으며, 박막의 조성 정밀 제어가 쉽고, 높은 종횡비에서도 우수한 도포성을 갖는다는 장점을 갖는다.





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icon4원자층 증착법은 단 분자층을 한층씩 쌓아 나가는 기술이므로 박막의 합성 속도는 느린 편이지만 다양한 장점을 가진다. 복잡한 구조에도 균일한 박막의 합성이 가능하며 박막의 두께를 분자 단위로 조절할 수 있다. 또한 박막 내 분자 조성을 마음대로 조절이 가능하므로 복잡한 조성의 물질을 합성 할 수 있는 기술이다.
















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icon4이밖에 많은 장점을 이용하여 반도체 소자 합성, 유기 소자, 생명기술 등의 다양한 분야에 응용되고 있다.






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ZnO는 현재 나노구조 합성에 대한 연구와 소자응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, ZnO 나노와이어를 활용할 경우 광여기 (UV-induced) 소자 및 센서소자로서 탁월한 특성을 보일 것으로 예상된다. 현재 본 연구실에서는 MOCVD와 수용액법을 이용한 다양한 ZnO 나노와이어와 이종구조의 나노와이어를 합성해 왔다. 이렇게 합성된 나노와이어의 소자 제작 및 개발에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나는 정렬된 나노선/막대 어레이의 제작 및 금속 전극과의 전기적 접합 구조 개발에 있다. 전극물질과 전기적 접합구조 개발은 아직까지도 많은 연구노력이 필요하다. 본 연구실에서는 기존의 단점을 극복하기 위해 새로운 합성법을 개발하고 그 성장 메커니즘, 성장 조절 등에 대해 심도 있는 연구를 진행하고 있다. 저온 용액 법을 통해 ZnO 나노선 어레이를 합성하고 광화학 반응을 통해 금속전극을 나노어레이 끝에 증착시키고 이를 통해 금속-ZnO 나노어레이 구조를 제작, 나노소자를 개발하고 있다.이러한 나노어레이 구조의 나노소자는 Optoelectronic 분야, FET, Solar cell, FED 등 다양한 분야에 응용될 수 있고 센싱소자로서 UV 센서 및 화학센서에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있는 중이다.

나노와이어(nanowire)란 길이는 수 마이크로에서 수십마이크로미터, 지름은 100nm 이하여 aspect ratio가 매우 큰 1차원구조의 나노구조물을 가르킨다. 나노와이어는 크기효과 뿐 아니라 단결정성으로 인해 새로운 물리적, 화학적 성질을 가지면서도 면적 밀도, 표면 보호, 전자 주입, 소자 공정의 수월성 등으로 인해 국내외 나노기술 연구그룹들의 집중 연구대상이 되고 있으며, bottom-up 방식의 반도체 나노소자 구현에 있어 가장 유망한 building block으로 인정받고 있다.


본 연구실에서는 Metal Organic Chemical Vapor Deposition(MOCVD) 뿐 아니라 Hydrothermal공정을 통한 용액법, 가열법을 통해 ZnO 나노와이어와 나노막대, SiC 나노와이어, WO3 나노와이어, 이종나노구조를 합성하고 있다.