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알루미늄 촉매를 이용한 실리콘 나노선 제조

Title
알루미늄 촉매를 이용한 실리콘 나노선 제조
Other Titles
Fabrication of Al-catalyzed Si Nanowires
Author
정진영
Alternative Author(s)
Jung, Jin-Young
Advisor(s)
이정호
Issue Date
2009-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
Si 기판위에 Anodic Aluminum Oxide (AAO)를 일정 두께의 알루미늄을 남기고 형성한 후 AAO를 제거하면 잔류 Al의 dimpled morphology와 같은 특징을 갖는 표면의 형태가 나타난다. 이 dimpled morphology를 가지는 잔류 Al을 촉매로 사용하여 상압에서 단결정의 Si nanowires (SiNWs) 를 성장 할 수 있다. SiNWs를 성장하기 위해서 고농도의 수소 분위기에서 열처리를 하면 Al의 표면의 dimpled morphology에서의 sawtooth 부분은 부드럽고 동그랗게 변하는데, 이 때 Si 기판으로 부터의 Si 원자들의 이동에 의해 Si이 깊숙이 들어가 Si nanodot을 형성함을 알 수 있다. 이 때 형성된 Si nanodot의 위치는 정확하게 dimpled morphology에서의 sawtooth 부분과 일치함을 확인 할 수 있다. 비록 Al 촉매를 이용한 SiNWs의 성장은 Al의 표면이 쉽게 산화되기 때문에 높은 진공상태를 요구하지만, 잔류 Al으로 둘러싸여 있는 Si nanodot의 산화되려는 경향에 대해 높은 저항을 나타내기 때문에 상압에서 SiNWs의 성장이 가능하다. 이 때 Al으로 둘러싸여 있는 Si nanodot은 SiNWs 성장의 촉매 역할을 할 뿐만 아니라 SiNWs의 직경과 위치를 결정하는 역할을 한다. 우리는 잔류 Al의 두께가 얇아질수록 nanodot의 크기가 작아짐을 알 수 있었으며 이는 SiNWs의 직경이 작아지게 되며 SiNWs의 결정성과 형태를 향상시킴을 알 수 있었다. 또한 H2 annealing의 유량에 따라서 알루미늄의 이동도를 변화시켜 SiNWs의 density를 변화할 수 있으며 SiNWs가 성장함에 있어서 H2의 유량이 미치는 영향을 알 수 있다.
Single-crystal, Al-catalyzed silicon nanowires were grown under atmospheric pressure using the dimpled feature of the Al metal that remained after removal of an anodic Al oxide (AAO) template directly formed on a Si substrate. Upon annealing in a hydrogen-rich atmosphere, the dimpled morphology of Al was transformed into a smooth, rounded shape in which Si nanodots were periodically embedded due to Si migration from the substrate. The positions of the nanodots were exactly the same as the positions of sawtooth features on the dimpled surface. Although Al-catalyzed silicon nanowires have been known to grow only under vacuum due to the tendency of Al to oxidize, these silicon nanodots, surrounded by residual Al,showed excellent resistance to oxidation under atmospheric pressure. These nanodots were also capable of acting as catalysts for the growth of nanowires, and played a role in determining the diameter of the nanowires. A thinner residual Al layer made it easier to form Si nanodots while reducing the size of the nanodots, which subsequently led to the growth of nanowires with smaller diameters and better crystalline morphology.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/145537http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000411338
Appears in Collections:
GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > BIONANOTECHNOLOGY(바이오나노학과) > Theses (Master)
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