나노기술 및 정책 정보

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[중국] 나노 와이어 인터페이스 도핑 신기술 개발

○ 중국과학기술대학 마이크로 스케일 물질과학 국가 실험실 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 인터페이스 도핑 조정 제어 연구에서 혁신적인 성과를 달성하였으며 ZnO 단일 나노 와이어 광전기 성능에서의 효과적인 통합을 실현하였다.

○ 연구팀의 관련 연구 성과는 지난 5월 21일 출판된 Adv. Mater. 학술지에 발표되었다.

○ ZnO 나노 와이어는 완벽한 광학 나노 공동 구조와 실온 하에서의 풍부한 멀티 양자 상태 커플링 역할을 보유하고 있기 때문에 응집물질물리와 양자 광학 분야에서의 중요한 연구대상이 되는 동시에 나노 스케일의 자외선 광자학 및 광전기 장치의 후선 재료 중의 하나로 된다.

○ 나노 스케일의 우수한 자외선 광원을 실현하려면 반드시 ZnO 나노 와이어로 하여금 동시에 효율적인 밴드 변두리 발광과 우수한 전자학 특성을 보유할 수 있도록 해야 하는데 기존의 체(體) 도핑 방식은 이런 요구를 동시에 충족시키지 못하고 있는 상황이다.

○ 이런 상황은 우수한 전자학 특성이 재료로 하여금 도핑을 통해 농도가 충족한 자유 캐리어를 제공할 수 있도록 하며 과다한 도핑은 밴드 변두리 방사 복합 효율의 뚜렷한 감소를 유발하기 때문에 조성되고 있다는 점을 의미한다.

○ 연구팀은 일종 혁신적인 나노 와이어 인터페이스 아이디어를 제시하고 CVD 재성장 기술을 개발하여 '코어-인터페이스-쉘' 구조의 ZnO 나노 와이어를 개발하였는데 동 나노 와이어의 전기 전도 비율은 4×104 S/m 수준에 달하여 일상적인 나노 와이어에 비해 한 개 수량 등급 이상 향상되었을 뿐만 아니라 밴드 에지(Band edge) 발광 강도도 한 개 수량 등급이나 향상된 것으로 나타났다.

○ 연구팀은 한층 더 고 해상도 특징 분석을 통해 인터페이스 Zn 도핑은 높은 농도의 자유 전자를 향상시키고 이런 자유 전자는 인터페이스 구역에서 2차원 전기 가스를 형성시키고 우수한 전자학 성능을 유발한다는 점을 발견하였다.

○ 동시에 인터페이스 층은 여기를 뚜렷이 감소시켜 나노 와이어 표면에서 사용이 완료된 층 확산이 제거되는 확률을 대폭 감소시켜 여기의 밴드 변두리 발사 효율을 향상시킨다는 점을 발견하였다.

○ 연구팀이 이번 연구에서 제시한 새로운 아이디어는 전통적인 ZnO 재료의 광전기 성능의 내재적인 상호 제약을 제거하여 효율적인 밴드 에지 발광과 우수한 전기학 성능이 단일 나노 와이어 내부에서 효과적으로 통합될 수 있게끔 하였다.

○ 연구팀이 달성한 연구 성과는 ZnO에 기반 한 고 성능 나노 광전기 장치를 디자인하고 개발하는 면에서 중요한 의미가 있다.

○ 이번 연구는 국가과학기술부의 '중대 기초과학 연구 프로젝트(973 계획)' 비용, 국가자연과학기금위원회의 '기초과학 연구 프로젝트' 비용 및 중국과학원의 '전략적 선도 과학기술 전문 프로젝트' 비용 지원을 받아 추진되었다.