수직배향된 산화아연 나노구조체의 위치와 형상 제어에 관한 연구 및 응용

Abstract

나노구조를 갖는 재료의 패터닝기술은 나노디바이스의 집적화 및 성능과 직결되어 고성능/고집적화를 실현하기 위해 매우 중요한 기술이다. 기존의 top-down 방식인 포토리소그래피는 작은 크기의 패턴을 만들기 힘들며, 전자빔 리소그래피의 경우에는 공정비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 반면, bottom-up 방식의 패터닝 기술은 리소그래피의 단점인 나노크기의 패터닝이 가능하며 공정이 간단하고 고가의 장비가 필요하지 않아 공정비용이 저렴하고 대면적 패터닝이 가능하다는 이점이 있다. 본 연구에서는 bottom-up방식의 패터닝 기술의 하나인 폴리스틸렌 콜로이드의 자기조립(self-assembly)을 이용하여 ZnO 나노막대와 나노튜브의 어레이를 형성하였다. MOCVD를 이용하여 형성된 ZnO seed layer위에 폴리스틸렌 단분자막을 코팅 한 후 80℃에서 ZnO 수열합성을 진행하였다. 폴리스틸렌 콜로이드를 따라 adatoms가 확산되면서 ZnO 나노구조체가 만들어 지는데 폴리스틸렌 콜로이드 사이에서는 나노막대가, 폴리스틸렌 아래에서는 나노튜브가 형성됨을 확인하였다. 또한 폴리스틸렌 콜로이드의 크기와 위치 및 열처리를 통한 구조를 변화시킴으로써, 나노구조체의 형태, 위치, 크기 등을 조절 할 수 있어, 향후 ZnO 기반의 전자소자, 광소자 및 에너지 재생소자에 활용될 수 있다.