이방성 습식 에칭을 이용한 나노와이어의 합성 및 응용에 관한 연구

Abstract

탄소 나노튜브가 발견된 이후 물리적 특성이 벌크와는 다른 특성을 보이는 나노물질에 대한 연구는 활발히 진행되어왔다. 그중 하나의 종류인 나노선은 그 굵기가 나노미터 단위인 1차원적 구조의 물질이다. 일반적으로 나노선은 1000 이상의 종횡비를 갖는데 이러한 이유로 나노선은 소자의 집적 공정에서 쉽게 다루어질 수 있는 장점을 갖고 있다. 최근 Si, InP, GaN, ZnO 등 반도체와 SiO₂, TiO₂ 등 부도체, 그리고 Cu, Au, Pt, Ni 등 각종 금속 물질의 나노선이 연구되고 있다. 본 논문은 실리콘 기판을 식각하여 나노선이 자랄수 있는 면적을 넓힘으로써 더 조밀한 나노선을 합성할수 있음을 보여준다. 식각한 실리콘 기판 위에 PAA(폴리아믹산)을 도포하고 그 위에 Au 박막을 증착한 뒤 열처리 하면 Au 나노 입자가 형성 되는데 이 입자를 촉매제로 이용하여 다단계의 열처리를 통해 SiOx 나노선을 합성하였다. 실리콘 기판을 식각하기 위해 KOH 용액을 사용 하였으며 기판의 식각 정도는 용액의 농도, 온도, 교반 속도, 식각 시간에 따라 달라짐을 알수 있었다. 촉매제인 나노 입자를 형성하기 위해서는 실리콘 웨이퍼 위에 PAA를 코팅하고 그 위에 Au 박막을 4-5nm 증착한 후 400~1000℃의 온도로 진공 및 RTA(Rapid Thermal Annealing)을 사용하여 열처리하였다. 이 논문에서는 평평한 실리콘 기판을 V자 형태의 식각을 함으로써 표면적을 넓게하였다. 그 위에 나노선을 합성하여 나노선 대량합성 방법에 하나의 아이디어를 제시하였다.; Since cabon nanotube was discovered, nanowires have received a big deal of interest as a result of their properties. Due to the quantum confinement effect and large surface area of effect their, the properties are different from those of the bulk wires. In addition, nanowires have been regarded as a breakthrough material which can be used in various electrical devices, because their high aspect ratio allows them to be easily manipulated in these applications. Recently semiconductors such as Si, InP, GaN and ZnO , insulators such as SiO₂ and TiO₂ and various metal materials of Cu, Au, Pt and Ni have been studies. In this study, we can see the possibility that more efficient synthesis of SiOx nanowires with widening the area of Si substrates by anisotropic etching. In order to etch silicon substrate, we used KOH solutions. The etching rate is controlled in concentration, temperature and agitation speed of the solution. To synthesize the nanoparticles on the polyimide, the 4 to 5-nm thick Au thin film were deposited on the substrate coated polyamic acid. After soft-baking, the samples were heat-treated in vacuum condition of 10^(-6) torr at 400 and subsequent 800℃, and finally rapid thermal annealed(RTA) at 1000℃. The surface area of substrate have been widened with V shaped groove by anisotropic etching. So, this method could be one of the soluthions for a large amount synthesis of nanowires.