은 나노와이어의 폴리올 합성 공정을 이용한 높은 열적 안정성을 갖는 Ag-Ni 나노와이어의 합성

Abstract

본 연구에서는 합성 수율을 높이고 구조 제어를 효과 적으로 할 수 있는 은 나노구조체의 합성 방법을 폴리올 공정을 이용하여 PVP 분자량 별, 씨앗의 농도를 조절하여 은 나노 와이어의 길이 및 두께를 조절하여 높은 종횡비(aspect ratio)를 확인 하였다. 또한 은 나노와이어 합성법을 이용하여 Ag-Ni 합금 나노와이어 합성을 연구하였다. 은 나노와이어는 열적 안정성이 좋지 못하기 때문에 이를 개선하기 위해서 Ag와 Ni을 합금하여 Ag 원자의 이동과 확산을 억제하여 Ag NW 네트워크의 결함을 방지하고 따라서 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것을 확인 하였다. 2장에서는 폴리올 공정을 이용하여 PVP 분자량 별, 씨앗의 농도를 조절하여 은 나노 와이어의 합성 제조하였다. PVP의 분자량이 40,000에서 1,400,000까지 증가 될 때 Ag Nanowire의 단면은 120nm에서 80nm까지 얇아지나, 평균 길이는 45um 수준에서 10um까지 감소 하였다. 또한, 많은 paticle 도 생성되면서 낮은 수율을 갖게 되었다. 이를 개선하기 위해서 씨앗의 양을 늘려서 Ag Nanowire의 단면은 70nm이하로 유지하면서 평균 길이는 30um로 증가 되었으며 높은 수율을 얻을 수 있음을 실험적으로 증명 하였다. 3장에서는 은 나노와이어의 합성법을 이용하여 Ag-Ni 합금 나노와이어 합성 제조하였다. 니켈 전구체 의 종류 및 조성을 조절하여 Ag-Ni합금의 성분 비와 나노와이어의 종횡비(aspect ratio)를 확인하였다. 니켈 전구체 Ni(NO)₂의 양이 증가 할수록 Ag-Ni 합금 나노와이어 의 Ag와 Ni의 성분(wt%)이 70:30의 비율로 Ni성분이 증가하면서 비교적 종횡비가 높은 와이어로 성장하였다. 따라서 니켈 전구체 Ni(NO)₂를 이용하면 Ag-Ni 합금 와이어로 성장되는데 가장 적합한 것을 확인하였다. 그리고 본 연구에서는 니켈 전구체 Ni(NO)₂를 이용한 Ag-Ni 합금 나노와이어 와 순수 Ag 와이어를 어닐링 온도 별로 진행하여 실제 표면 상태를 확인하였다. 실제로 200℃ 부터 순수 은 와이어는 녹기 시작하여 300℃까지 와이이가 단선이 생기면서 은 입자가 서로 뭉치면서 와이어 형태가 거의 남아 있지 않고 나노 paticle로 형성되고 표면이 불 균일 해진다. 하지만 Ag-Ni 합금와이어는 300 ℃까지 와이어가 나노 paticle로 형성되지 않고 와이어 형태로 유지 되었다. 따라서, Ag-Ni 합금와이어는 순수 은 나노와이어에 비해 열적 안정성이 우수한 것을 확인하였다.