나노기술 및 정책 정보

• 목록

우수한 기능성 소재로서 1차원 반도체 나노 소재는 나노 와이어, 나노 튜브, 나노 벨트 등을 포함하여 다양한 마이크로 나노 집적 디바이스와 시스템 속에서 중요한 역할을 발휘하기 때문에 1차원 반도체 나노 소재는 고 정밀도 조립 및 2차원에서 3차원까지의 마이크로/나노 구조 속에서 마이크로 나노 집적 기능 디바이스를 개발하는데 있어서 관건이 되고 있는 상황임.

하지만 현재 반도체 나노 와이어 조립은 여전히 제조 공법이 복잡하고, 정밀도가 낮고, 특정 방향성이 떨어지는 등 문제점들을 함유하고 있기 때문에 1차원 반도체 나노 소재 기능 구조와 디바이스 개발 및 응용을 심각히 제한하고 있는 상황임.

중국 화중(華中) 과학기술 대학교 산하 "우한(武漢) 광전자 국가 연구 센터"의 슝워이(熊偉) 교수 연구팀은 최근 관련 연구를 실행하는 과정에서 산화아연 나노 와이어를 균일하게 복합 광 민감 수지 속에 분산시키고, 이중 광자 중합 레이저 직접 쓰기(direct writing) 기술을 이용하여 산화아연 나노 와이어가 임의의 3차원 공간에서 높은 특정 방향 배열 조립을 실현할 수 있도록 하는데 성공하였으며, 조립 정밀도는 300나노 이하 수준에 도달하는 것으로 나타나 이슈가 되고 있음.

연구팀은 이론 계산과 실험 측정 테스트를 통해 레이저 직접 쓰기 조립 과정에서 생성되는 비(非) 광학 경사도 력(力)은 나노 와이어를 유도하여 높은 특정 방향 배열을 실현하는 주요 원인이 되고 있으며, 그 중 비 광학 계단 력(力) 역할은 레이저 스캐너 유도를 통해 생성되는 전단력(Shear force), 광민감 수지 중합으로 유발되는 체적 수축 응력 및 고 해상도 비율 구조의 공간 한계 등을 포함하고 있다는 점을 발견하였음.

연구팀은 높은 특정 방향 반도체 나노 와이어 조립 기술과 산화아연 나노 와이어의 뚜렷한 이방성 광전자 특성에 기반 하여 편광각도 해상도 기능을 보유한 자외선 광전자 검출기 프로토타입 디바이스(Prototype device)를 개발하는데 성공하였는데 0.43mW/cm2 자외선 광 조사 하에서 동 산화아연 검출기의 광전자 응답 정도는 4×104 AW-1에 달하고 응답 시간은 24밀리 초 수준에 달하는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 통해 1차원 반도체 나노 소재의 높은 특정 방향 3차원 조립과 디바이스 집적을 위한 새로운 방법 제공하였으며, 연구팀의 관련 연구개발 성과는 1차원 반도체 나노 소재 가족(family)에 적용할 수 있는 것으로 나타났음.

연구팀이 이번 연구를 통해 취득한 개발 성과는 광 스위치, 센서와 슈퍼 소재 등 각 종 선진적인 광전자/압전(壓電) 디바이스 개발 분야에서 밝은 응용 전망을 보유하고 있는 상황임.

본 연구 성과는 ‘Nano Letters’ ("Directional assembly of ZnO nanowires via three-dimensional laser direct writing") 지에 게재됨.