일반기술

이종접합구조의 산화아연계 나노선 및 그 제조방법

산화아연(ZnO)은 실온에서 3.3eV의 밴드갭 에너지를 가지며, GaN보다 2배 더 큰 60meV의 높은 여기자(exciton) 결합에너지를 가져서 실온에서도 자극된 자외선 방출용 여기자들의 재결합을 이용해서 고효율 자외선 및 가시광 영역 광소자에 유용하게 사용될 수 있는 물질이다. 이러한 ZnO에, Zn+2와 이온반경이 유사한 마그네슘을 첨가하면 밴드갭이 4eV까지 증가하고, 카드늄(Cd)을 첨가하면 밴드갭이 2.8eV로 감소하기 때문에 마그네슘 및 카드늄의 몰분율을 조절해서 원하는 파장대의 광검출 및 발광소자를 제조할 수 있다. 이와 더불어 자성체 불순물인 망간(Mn) 혹은 코발트(Co) 등이 첨가된 산화아연계 물질들은 전하(charge)와 스핀(spin)을 동시에 이용할 수 있는 새로운 개념의 자성반도체(DMS, dilute magnetic semiconductor) 소자로 개발될 수 있는 물질이다. 본 기술은 이러한 산화아연계 물질로 구성된 이종접합구조의 나노선 및 이 나노선을 제조하는 방법 및 산화아연계 나노선을 기판에 수직한 방향으로 잘 배향되게 하고 사이즈, 밀도 및 길이를 매우 균일하게 할 수 있는 이종접합구조의 산화아연계 나노선 제조에 관한 기술이다.본 기술에 따른 이종접합구조의 산화아연계 나노선 및 그 제조방법은 매우 뚜렷한 계면을 가지며 전기적 특성 뿐만이 아니라 광학적 특성까지 우수하여서 복잡한 구조를 가지는 나노스케일의 전자소자 및 광소자에 적용될 수 있는 이점을 제공한다. 그리고 본 기술은 발광특성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 마그네슘 혹은 카드늄이나 망간 들을 도핑해서 밴드갭을 변화시킬 수 있으며, 경우에 따라 자성특성을 띄기도 해서 고성능 전자소자나 발광소자 및 이들 소자들의 어레이를 제조할 수 있도록 하는 이점을 제공한다. 또한 금속 촉매를 사용하지 않고 유기금속 화학증착법을 이용해서 자기결합모드에 의한 나노선을 제조하는 방법을 이용해서 길이가 수백 나노미터에서 수 마이크로에 이르고, 직경이 수십 나노미터 이내의 비교적 균일한 두께를 가지며, 불순물 함량이 매우 적을 뿐만 아니라 뚜렷한 경계면을 가지는 나노선을 제공하는 이점을 제공한다. 즉, 자외선 및 파란색 발광/수광 소자, 디스플레이 소자의 발광층 및 전류공급층에 사용할 수 있는 이종접합 산화아연계 나노와이어 현장 등에 응용가능성이 있다.