화학적 변형법을 이용한 규칙적 배열 Hierarchical Nanotrees의 합성 및 센싱 특성

Abstract

나노미터 크기에서 특유의 모양과 구조들을 가진 3차원 나노구조 물질을 제조하는 것은 전자공학, 포토닉스, 생의학 소자들에 유용한 물질을 만드는 수 많은 연구영역을 확장하는 것이다. 그러나, 이러한 물질을 만드는 방법은 3차원의 복잡성으로 인해 제한되어 왔다. 원자의 삽입이나 교환을 통해 하나의 물질에서 다른 물질로 바뀌는 화학적 변형법은 3차원 나노물질을 제조할 수 있는 방법으로 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 이는 기존의 물질을 변환하는 것으로 손쉽게 크기와 모양을 조정할 수 있는 특징이 있으며, 따라서 다양한 나노미터 크기의 결정 물질 제조가 가능하다. 특히 와이어, 로드, 튜브와 같은 1차원 나노구조는 전자기적, 광학적 디바이스의 building block으로 유용하며, 이보다 더 복잡한 3차원 나노구조를 인위적으로 제어하는 것은 이러한 재료의 새로운 기능을 구현할 수 있다. 최근, 1차원 나노 물질을 기반으로 하는 treelike 또는 hyperbranched 3차원 나노구조는 구조적 복합성이 향상됨에 따라 그 기능 향상에 대한 가능성에 대한 관심이 증대되고 있다. 이러한 3차원 나노구조는 ZnO, GaP, Si, PbS, Si-GaAs, ZnS-CdS, ZnSe, CdSe-ZnSe 등의 다양한 물질로 연구되고 있으며 vapor-phase나 solution-phase의 성장 방식에 의해 제조된다. 그러나, 이 제조 방법은 합성 조건이 까다로우며 대면적화 등에서 아직 해결해야 할 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 shape과 morphology를 간단하게 제어 할 수 있는 전기화학적 방법으로 3차원 반도체 나노물질을 제작하였다. 이 제조방법은 실리콘 기판의 electroless etching과 polystyrene mask 형성, 갈바닉 치환반응을 통하여 경제적인 공정 조건에서 대면적의 3차원 나노구조 어레이를 제작하는 경쟁력 있는 방법을 제안하였으며, Si, Te, Ag2Te, CdTe를 제조하고 광학적 특성의 변화에 대해 조사하였다.