KR20070112733A - Method of nanostructure assembly and alignment through self-assembly method and their application method - Google Patents

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KR20070112733A
KR20070112733A KR1020070049837A KR20070049837A KR20070112733A KR 20070112733 A KR20070112733 A KR 20070112733A KR 1020070049837 A KR1020070049837 A KR 1020070049837A KR 20070049837 A KR20070049837 A KR 20070049837A KR 20070112733 A KR20070112733 A KR 20070112733A
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nanostructures
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zinc oxide
molecular film
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홍승훈
강주완
명성
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재단법인서울대학교산학협력재단
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Abstract

A method for aligning nanostructures, such as nanowires, by using a self-assemblage process is provided to allow mass production of nanowires of which surface comprises an oxide, and to realize various surface nanostructures. A method for aligning nanowires of which surface comprises an oxide comprises the steps of: patterning a molecular membrane having the opposite charge to an oxide on the surface of a solid; dipping the patterned solid into a solution in which nanowires are dissolved; allowing the nanowires to be adsorbed onto a region where the molecular membrane is not patterned; and dissolving and removing the molecular membrane. The molecular membrane comprises at least one hydrophobic molecule selected from octadecytrichlorosilane(OTS), octadecyltrimethoxysilane(OTMS) and octadecytriethoxysilane(OTE).

Description

자기조립법을 이용한 나노구조의 정렬방법 및 그 응용방법{Method of nanostructure assembly and alignment through self-assembly method and their application method}Method of nanostructure assembly and alignment through self-assembly method and their application method}

도1은 종래기술에 따른 링커 분자를 이용하여 탄소 나노튜브를 정렬하는 방식을 개략적으로 나타낸 설명도.1 is an explanatory diagram schematically showing a method of aligning carbon nanotubes using a linker molecule according to the prior art.

도2는 종래기술에 따른 반흡착성 분자막 패턴을 이용하여 탄소 나노튜브를 정렬하는 방식을 개략적으로 나타낸 설명도.Figure 2 is an explanatory view schematically showing how to align the carbon nanotubes using a semi-adsorbent molecular film pattern according to the prior art.

도3은 본 발명에 따른 표면이 산화물인 나노선의 자기조립방법을 나타낸 설명도.3 is an explanatory view showing a method of self-assembling a nanowire surface is an oxide according to the present invention.

도4는 대면적에서의 산화 아연 나노선의 정렬을 개략적으로 나타낸 예시도.4 is an exemplary view schematically showing the alignment of zinc oxide nanowires in a large area.

도5은 다양한 고체 표면에 조립된 산화 아연 나노선을 개략적으로 나타낸 예시도.5 is an exemplary view schematically showing zinc oxide nanowires assembled on various solid surfaces.

도6은 산화아연 나노선을 이용한 직접회로를 개략적으로 나타낸 예시도.6 is an exemplary view schematically showing an integrated circuit using zinc oxide nanowires.

도7은 클로즈드 셀 방법(Closed Cell Method)를 이용한 나노구조의 패터닝을 개략적으로 나타낸 예시도.FIG. 7 is an exemplary view schematically showing patterning of nanostructures using a closed cell method. FIG.

도8은 클로즈드 셀 방법을 이용한 여러 가지 나노선의 자기조립을 나타낸 설 명도.8 is an explanatory diagram showing self-assembly of various nanowires using a closed cell method.

도9은 밀도의 기울기가 없는 균일한 분자막 패턴과 밀도의 기울기를 가진 분자막 패턴의 나노구조의 자기조립 차이를 나타낸 설명도.9 is an explanatory diagram showing the self-assembly difference between nanostructures of a uniform molecular film pattern having no density gradient and a molecular film pattern having a density gradient.

도10은 미세접촉 인쇄(Micro Contact Printing)방법에 의해 생긴 렌즈효과를 주는 분자막을 나타낸 설명도.10 is an explanatory diagram showing a molecular film giving a lens effect caused by a micro contact printing method;

도11은 균일한 분자막과 기울기가 있는 분자막에서의 나노선의 자기조립을 나타낸 설명도. FIG. 11 is an explanatory diagram showing self-assembly of nanowires in a molecular film having a uniform molecular film and a slope; FIG.

도12는 타원모양의 분자막 패턴을 개략적으로 나타낸 예시도. 12 is an exemplary view schematically showing an elliptic molecular film pattern.

도13은 정렬된 나노구조를 마스크로 이용하는 기술을 개략적으로 나타낸 설명도.13 shows the aligned nanostructures. An explanatory diagram schematically showing a technique used as a mask.

도14는 바나듐 옥사이드 나노선의 정렬과 Au 나노선 회로를 나타낸 설명도.14 is an explanatory diagram showing an alignment of vanadium oxide nanowires and an Au nanowire circuit.

도15는 Au 나노선의 I-V curve와 나노선을 이용한 실시간 화학 분자 센서를 나타낸 설명도.15 is an explanatory diagram showing a real-time chemical molecular sensor using the I-V curve and nanowires of Au nanowires.

도16은 Pd 나노선의 수소 가스에서의 저항 변화율과 수소가스의 농도에 따른 저항 변화율.Fig. 16 is a graph showing the change in the resistance of hydrogen and the concentration of hydrogen gas in the Pd nanowires;

도17은 금속나노선을 이용한 각종센서의 개략적인 예시도.17 is a schematic illustration of various sensors using metal nanowires.

본 발명은 자기조립법을 이용한 나노구조의 정렬기술 및 그 응용방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 표면이 산화물인 나노선의 정렬 및 회로 제작 기술, 클로즈드 셀(Closed Cell)을 이용한 나노구조 패터닝 기술, 밀도의 기울기가 있는 분자막을 이용한 회로 크기 축소 기술 및 나노구조 마스크를 이용한 회로 제작 기술 및 그 응용에 관한 것이다.The present invention relates to an alignment technique of nanostructures using self-assembly and an application method thereof. More specifically, the present invention uses a nanowire alignment and circuit fabrication technique, nanostructure patterning technique using a closed cell, circuit size reduction technique using a molecular film having a gradient of density, and a nanostructure mask. A circuit fabrication technique and its application.

종래기술에 따라 이미 존재하는 나노선을 흡착 및 정렬하는 기술로는 링커 분자를 이용하여 탄소 나노튜브를 정렬하는 방법, 반흡착성 분자막 패턴을 이용하여 탄소 나노튜브를 정렬하는 방법을 들 수 있다.Adsorbing and aligning the existing nanowires according to the prior art include a method of aligning carbon nanotubes using a linker molecule, and a method of aligning carbon nanotubes using a semi-adsorbable molecular membrane pattern.

도1은 종래기술에 따른 링커 분자를 이용하여 탄소 나노튜브를 정렬하는 방식을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 링커 분자를 이용하는 방식은 고체 표면에 두 종류의 서로 다른 분자막을 패터닝하고, 탄소 나노튜브의 각 분자막 위의 서로 다른 흡착정도를 이용하여 탄소 나노튜브를 특정한 위치에 흡착시키는 방식이다.1 is an explanatory view schematically showing a method of aligning carbon nanotubes using a linker molecule according to the prior art. As shown in the figure, the linker molecule is used to pattern two different molecular membranes on a solid surface, and to adsorb carbon nanotubes at specific positions using different degrees of adsorption on each molecular membrane of the carbon nanotubes. This is how you do it.

도2는 종래기술에 따른 반흡착성 분자막 패턴을 이용하여 탄소 나노튜브를 정렬하는 방식을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 반흡착성 분자막 패턴을 이용하는 방식은 모든 고체표면이 가진 자연적인 흡착력을 이용한다. 그에 따른 기본공정을 살펴보면, 먼저 고체표면 위에 탄소 나노튜브가 붙을 자리를 제외하고, 나머지 부분에 대하여 탄소 나노튜브의 흡착도가 매우 낮은 반흡착성 분자막으로 덮는다. 그리고 분자막 패터닝이 된 샘플을 탄소 나노튜브 용액에 넣으면, 탄소 나노튜브가 반흡착성 분자막으로 덮이지 않은 고체 표면에 흡착되어 패턴 모양대로 정렬된다.FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a method of aligning carbon nanotubes using a semi-adsorbable molecular film pattern according to the prior art. As shown in the figure, the method using the semi-adsorbable molecular membrane pattern utilizes the natural adsorption force of all solid surfaces. As a result, the basic process is first covered with a semi-adsorbent molecular membrane having a very low adsorption rate of carbon nanotubes on the remaining portions, except for the positions where carbon nanotubes are attached to the solid surface. When the sample subjected to molecular film patterning is placed in a carbon nanotube solution, the carbon nanotubes are adsorbed on a solid surface not covered with a semi-adsorbable molecular film and aligned in a pattern shape.

이와 같은 종래기술은 표면이 산화물이 아닌 탄소 나노튜브에만 적용되었고, 표면 위의 나노구조에는 응용하기 힘들고, 상대적으로 큰 패턴에서는 나노구조들을 일직선으로 정렬할 수 없고, 정렬된 나노구조를 마스크로 사용하지 않았다. This conventional technique is applied only to carbon nanotubes whose surface is not oxide, and is difficult to apply to nanostructures on the surface, and it is impossible to align nanostructures in a relatively large pattern, and use the aligned nanostructures as masks. Did not do it.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 표면이 산화물인 나노선에 대하여 자기조립법을 이용하여 정렬할 수 있고, 이를 이용한 회로를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a circuit that can be aligned using a self-assembly with respect to the nanowire surface is an oxide.

본 발명의 다른 목적은 표면 위에 있는 나노구조들도 패터닝이 가능하고, 마이크로 미터 크기의 패턴에서 나노 미터 크기의 분해능으로 나노구조들을 정렬하고, 정렬된 나노구조를 마스크로 사용가능한 자기조립법을 이용한 정렬방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to pattern nanostructures on the surface, to align nanostructures with nanometer size resolution in a micrometer size pattern, and to align using a self-assembly method in which the aligned nanostructures can be used as a mask. It is to provide a method.

또한, 표면이 산화물인 나노선을 정렬함으로서 표면이 산화물인 나노선도 자기조립법을 이용하여 정렬하여 그 회로를 만들었음을 보인다. 그리고, 클로즈드 셀(closed cell)방법을 사용하여 표면 위에서 있는 나노구조들을 다른 표면으로 패터닝 한다. 또한, 밀도의 기울기를 가진 분자막을 이용하여 마이크로 미터 크기의 패턴에서 나노 미터 크기의 분해능으로 나노구조들을 정렬하고자 한다. 표면 갈기(milling)에서 직접 자기조립된 나노구조들을 마스크로 사용함으로서 금속선 회로를 만들고 그 회로를 이용하여 실시간 화학 분자 센서를 만들기 위한 것이다.Also, by aligning the nanowires with oxides on the surface, the nanowires with oxides on the surface were also aligned using self-assembly to make the circuit. Then, the nanostructures on the surface are patterned onto another surface using a closed cell method. In addition, we aim to align nanostructures with nanometer resolution in micrometer size patterns using molecular films with gradients of density. By using self-assembled nanostructures as a mask directly at surface milling, they make metal wire circuits and use them to create real-time chemical molecular sensors.

본 발명은 자기조립법을 이용한 나노구조의 정렬 기술 및 그 응용에 관한 것으로서, 표면이 산화물인 나노선의 정렬 및 회로 제작 기술, Closed Cell을 이용한 나노구조 패터닝 기술, 밀도의 기울기가 있는 분자막을 이용한 회로 크기 축소 기술, 및 나노구조 마스크를 이용한 회로 제작 기술 및 응용에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nanostructure alignment technology using self-assembly and its application, and to an alignment and circuit fabrication technology of nanowires having an oxide surface, a nanostructure patterning technology using a closed cell, a circuit using a molecular film having a gradient of density. Size reduction techniques, and circuit fabrication techniques and applications using nanostructured masks.

이하, 본 발명의 따른 자기조립법을 이용한 나노구조의 정렬기술 및 그의 응용에 대하여 자세히 기술한다. Hereinafter, the alignment technology of nanostructures using the self-assembly according to the present invention and its application will be described in detail.

우선, 표면이 산화물인 일반적인 나노선의 정렬공정에 대하여 기술한다.First, the general alignment process of nanowires whose surface is an oxide is described.

도3은 표면이 산화물인 나노선의 자기조립방법을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와같이, 표면이 산화물인 나노선을 고체 기판에 자기 조립하기 위해서 “링커 분자막 패터닝”과 “반흡착성 분자막 패터닝”의 두 가지 분자막 패터닝 방식을 이용할 수 있다.3 is an explanatory diagram schematically showing a method of self-assembling a nanowire whose surface is an oxide. As shown in the figure, two molecular film patterning methods, such as "linker molecular film patterning" and "semi-adsorbable molecular film patterning", may be used to self-assemble nanowires having an oxide on a solid substrate.

그리고, 산화물은 전하를 가지기 때문에 표면이 산화물인 나노선은 소수성 분자막에는 자기 조립되지 않고, 산화물이 가지는 전하와 반대되는 전하를 가진 친수성 분자막이나 고체 표면에 자기조립된다.Since the oxide has a charge, the nanowire whose surface is an oxide does not self-assemble in the hydrophobic molecular film, but self-assembles in the hydrophilic molecular film or solid surface having a charge opposite to that of the oxide.

또한, 표면이 산화물인 나노선은 분자막 패터닝이 가능한 모든 고체 기판에 정렬이 가능하다. 단분자막은 미세접촉 인쇄(microcontact printing), 포토리소그라피(photolithography)등으로 패턴될 수 있고, 포토리소그라피(photolithography)를 이용한 분자막 패터닝 방법은 기존의 반도체 공정과의 호환성 때문에 매우 중요하다.In addition, nanowires with an oxide surface can be aligned to any solid substrate capable of molecular film patterning. Monolayers can be patterned by microcontact printing, photolithography, etc., and molecular film patterning methods using photolithography are very important because of compatibility with existing semiconductor processes.

상기 포토리소그라피를 이용한 분자막 패터닝 방법의 구체적인 공정을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the specific process of the molecular film patterning method using the photolithography as follows.

우선, 상기 포토리소그라피방법으로 포토레지스트(photoresist)를 패터닝한다. 그리고, 패터닝을 위한 분자가 녹아 있는 용액에 넣으면 분자는 포토레지스트가 붙지 않은 자리에만 흡착되어 분자막을 패터닝할 수 있다. 이때 분자는 포토레지스트를 녹이지 않는 용매에 녹아 있어야 한다.First, a photoresist is patterned by the photolithography method. When the molecules for patterning are put in a solution in which the molecules are dissolved, the molecules may be adsorbed only to the sites where the photoresist is not attached, thereby patterning the molecular membrane. The molecules should be dissolved in a solvent that does not dissolve the photoresist.

그리고, 산화물 표면(SiO2, Glass, 대부분의 금속표면 등)에 표면이 산화물인 나노선을 정렬하기 위해서는 소수성 분자의 하나인 Octadecytrichlorosilane (OTS), Octadecyltrimethoxysilane (OTMS), Octadecytriethoxysilane (OTE)등의 분자를 사용한다. 그리고 포토레지스트를 녹여 없애면 (예, AZ 계열 photoresist의 경우 Acetone으로 제거) 분자막 패턴을 얻을 수 있다.In order to align nanowires with oxides on the oxide surface (SiO 2 , Glass, most metal surfaces, etc.), molecules such as Octadecytrichlorosilane (OTS), Octadecyltrimethoxysilane (OTMS), and Octadecytriethoxysilane (OTE), which are one of the hydrophobic molecules, are used. use. If the photoresist is melted and removed (e.g., AZ-based photoresist is removed with Acetone), a molecular film pattern can be obtained.

다음으로, 산화 아연 나노선의 정렬에 대하여 자세히 기술한다. Next, the alignment of the zinc oxide nanowires will be described in detail.

상기 산화 아연 나노선은 그 자체가 금속 산화물로서 표면이 산화물이다. 그리고, 산화 아연 나노선은 그 크기가 탄소 나노튜브에 비해 월등히 크기 때문에 정확한 정렬을 위해 단분자막의 패턴이 필요하다. The zinc oxide nanowires are themselves metal oxides and oxides on their surface. In addition, since zinc oxide nanowires are much larger than carbon nanotubes, a monolayer pattern is required for accurate alignment.

도4는 큰면적에서의 산화 아연 나노선의 정렬을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 나노선 정렬기술을 이용하여 한 개 단위로 대량의 산화 아연 나노선을 원하는 방향으로 동시에 정렬할 수 있다. 4 is an explanatory view schematically showing the alignment of zinc oxide nanowires in a large area. As shown in the figure, nanowire alignment technology can be used to align a large amount of zinc oxide nanowires in a desired unit at the same time.

또한, 산화 아연 나노선 용액은 산화 아연 나노선이 성장된 기판을 산화 아 연 나노선이 잘 분산되는 용매에 넣고 초음파 세척기내에서 수분동안 두어 산화 아연 나노선을 용매 내에서 분산함으로써 만들 수 있다.In addition, the zinc oxide nanowire solution may be prepared by dispersing the zinc oxide nanowires in a solvent by placing the substrates in which the zinc oxide nanowires are grown in a solvent in which the zinc oxide nanowires are well dispersed and placing them in a ultrasonic cleaner for several minutes.

산화 아연 나노선 용액을 준비할 때는 D.I. 물, 에탄올, 메탄올 등을 용매로 이용할 수 있고, 농도는 넣는 산화 아연 기판의 면적으로 조절할 수 있다. 산화 아연을 큰면적의 기판에 정렬하기 위해서 필요한 적정 농도는 108개/ml 이며, 초음파 세척기에서의 분산시간은 1분 ~ 10분이다.When preparing a zinc oxide nanowire solution, DI water, ethanol, methanol, etc. can be used as a solvent, the concentration can be adjusted to the area of the zinc oxide substrate to be put. The proper concentration required to align zinc oxide on a large area substrate is 10 8 pieces / ml, and the dispersion time in the ultrasonic cleaner is 1 minute to 10 minutes.

산화 아연 나노선 용액을 만든 후 분자막이 패터닝된 고체 기판을 산화 아연 나노선 용액에 약5분 담그면, 산화 아연 나노선은 산소 분자 결여에 의해 생기는 양 전하 때문에 음으로 대전된 표면에 자기 조립된다. After making the zinc oxide nanowire solution, the solid film patterned solid substrate is immersed in the zinc oxide nanowire solution for about 5 minutes, and the zinc oxide nanowire self-assembles to the negatively charged surface due to the positive charge caused by the lack of oxygen molecules. .

또한, SiO2와 같은 산화물 표면에 산화 아연 나노선을 정렬시킬 경우, 단분자 분자막이 필요하기 때문에 OTMS 분자를 사용한다. 그리고, 이 경우 무수 톨루엔 (toluene)을 용매로 사용하며 노말 부틸아민(n-BuNH2)를 촉매제로서 사용한다.In addition, when aligning the zinc oxide nanowires on an oxide surface such as SiO 2 , OTMS molecules are used because a monomolecular molecular film is required. In this case, anhydrous toluene is used as a solvent and normal butylamine (n-BuNH 2 ) is used as a catalyst.

도5는 다양한 고체 표면에 본 발명에 따른 정렬기술을 이용하여 조립된 산화 아연 나노선을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 현재 확인된 산화 아연 나노선을 정렬시킬 수 있는 고체 기판은 Au, SiO2 가 있다. 그리고, 링커 분자막 패터닝 기술을 사용하는 경우, 산화 아연 나노선의 아연과 산소 격자구조에서 발생하는 산소 분자 결여에 의해 양 전하가 생성되기 때문에 링커 분자막으로 음 전하를 가진 분자를 사용한다. 5 is an explanatory diagram schematically showing zinc oxide nanowires assembled using an alignment technique according to the present invention on various solid surfaces. As shown in the figure, solid substrates capable of aligning the currently identified zinc oxide nanowires are Au and SiO 2 . In the case of using the linker molecular film patterning technique, since the positive charge is generated by the zinc oxide of the zinc oxide nanowires and the oxygen molecules generated in the oxygen lattice structure, the negatively charged molecule is used as the linker molecular film.

그리고, 사용가능한 분자들의 예는 16-mercaptohexadecanoic acid (MHA) 등 이 있고, 반흡착성 분자막 패터닝 기술을 사용한다면, 소수성 분자막을 사용하여 산화 아연 나노선을 다양한 종류의 고체 표면에 적용할 수 있다 Examples of the molecules that can be used include 16-mercaptohexadecanoic acid (MHA), and if a semi-adsorbent molecular membrane patterning technique is used, the hydrophobic molecular membrane can be used to apply zinc oxide nanowires to various types of solid surfaces.

다음으로, 자기 조립 가능한 표면이 산화물인 나노선에 대하여 기술한다. Next, a nanowire whose surface is self-assembleable is an oxide is described.

물질자체는 산화 아연과 같이 산화물이 아니더라도 대부분의 물질들이 공기 중에 노출되면 표면에 산화물막을 형성한다. 자기조립은 패터닝된 기판의 표면과 나노선의 표면의 상호작용이므로 표면의 성질이 중요하다. 따라서 물질이 산화물이 아니더라도 표면에 산화물 막이 형성되어 있다면 자기조립이 사용가능하다.Although the material itself is not an oxide such as zinc oxide, most materials are exposed to air to form an oxide film on the surface. Since self-assembly is the interaction between the surface of the patterned substrate and the surface of the nanowire, the surface properties are important. Therefore, even if the material is not an oxide, self-assembly can be used if an oxide film is formed on the surface.

또한, 표면이 산화물인 나노선의 예로는 게르마늄 나노선(Ge nanowire), 인듐옥사이드(In2O3), 산화 아연 나노선(ZnO nanowire), 실리콘 나노선(Si nanowire), 질화 갈륨 나노선(GaN nanowire) 등이 있다. In addition, examples of nanowires having an oxide surface include germanium nanowires (Ge nanowire), indium oxide (In2O3), zinc oxide nanowires (ZnO nanowires), silicon nanowires, gallium nitride nanowires (GaN nanowires), and the like. There is this.

다음으로, 표면이 산화물인 나노선을 이용한 집적 회로 제작 기술에 대하여 기술한다. Next, an integrated circuit fabrication technique using a nanowire whose surface is an oxide is described.

도6은 산화아연 나노선을 이용한 직접회로를 나타낸 설명도이다. 두 단계 공정을 기존의 반도체 공정에 더함으로써, 표면이 산화물인 나노선을 기존의 반도체 회로의 일부로 사용하는 것이 가능하다. 6 is an explanatory diagram showing an integrated circuit using zinc oxide nanowires. By adding a two-step process to an existing semiconductor process, it is possible to use nanowires with oxides as part of the existing semiconductor circuits.

우선, 포토리소그라피방법으로 분자막을 원하는 고체 표면에 패터닝 한 후 표면이 산화물인 나노선을 특정한 위치에 흡착 및 정렬시킨다. 이때 분자막 패터닝을 위해 기존의 반도체 패터닝 기술이 포토리소그라피방법을 사용함으로 기존의 반도체 라인을 많이 바꾸지 않고 그대로 표면이 산화물인 나노선 집적회로의 생산이 가능하다.First, the molecular film is patterned on a desired solid surface by photolithography, and then the nanowires whose surface is an oxide are adsorbed and aligned at specific positions. At this time, since the conventional semiconductor patterning technology uses the photolithography method for molecular film patterning, it is possible to produce a nanowire integrated circuit having an oxide surface without changing the existing semiconductor lines.

그리고, 복잡한 집적회로 제작을 위해서는, 표면이 산화물인 나노선 조립을 하기 전이나 후에 기존의 반도체 공정을 함으로써 표면이 산화물인 나노선을 포함한 집적 소자를 만들 수 있다. 공정 전후에 해도 되는 반도체 공정은 예를들면, 에칭, 증착, 포토리소그라피, 산화막 증착(oxide deposition) 등이 있다.In order to manufacture a complex integrated circuit, an integrated device including nanowires having an oxide surface may be manufactured by performing a conventional semiconductor process before or after assembling nanowires having an oxide surface. The semiconductor process which may be carried out before or after the process includes, for example, etching, vapor deposition, photolithography, oxide deposition, and the like.

또한, 상기의 공정을 이용하여 표면이 산화물인 나노선을 이용하여 인터커넥터(interconnector), 트랜지스터 채널(transistor channel), 산소센서(oxygen sensor), 자외선 센서(UV sensor)등의 집적 회로 부품을 만드는 사용할 수 있다. 그리고 이와 같은 기술로 만들어진 소자로는 산화 아연 나노선을 이용한 직접회로가 있다.In addition, using the above process, integrated circuit components such as interconnectors, transistor channels, oxygen sensors, and UV sensors are manufactured using nanowires having an oxide surface. Can be used. And a device made by such a technique is an integrated circuit using zinc oxide nanowires.

이하, 본 발명의 따른 클로즈드 셀(Closed Cell)을 이용한 나노구조 패터닝 기술에 대하여 기술한다. Hereinafter, a nanostructure patterning technique using a closed cell according to the present invention will be described.

우선, 클로즈드 셀 방법에 의한 나노구조 패터닝 개념에 대하여 기술한다.First, the concept of nanostructure patterning by the closed cell method will be described.

도7은 클로즈드 셀 방법을 이용한 나노구조의 패터닝을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 클로즈드 셀방법은 나노구조와의 친화도가 다른 두 개의 표면을 샌드위치처럼 겹쳐서 한 표면에 있는 나노구조를 다른 표면으로 전이시키는 것을 말한다. 7 is an explanatory diagram schematically showing patterning of nanostructures using a closed cell method. As shown in the figure, the closed cell method refers to transferring two surfaces having different affinity with the nanostructure like a sandwich to transfer the nanostructure on one surface to the other surface.

따라서, 상기 클로즈드 셀방법은 나노구조가 붙어있을 수 있는 모든 표면에 적용될 수 있으며, 다양한 표면과 다양한 나노구조 간의 서로 다른 상호작용 특성에 맞도록, 여러가지 방법으로(예, 열을 주입하는 방법, 초음파 진동을 주는 방법) 나노구조를 한 표면에서 다른 표면으로 전이시켜 나노구조를 표면에 패터닝 할 수 있다. Therefore, the closed cell method can be applied to all surfaces to which nanostructures can be attached, and can be applied in various ways (eg, heat injection method, ultrasound, etc.) to suit different interaction characteristics between various surfaces and various nanostructures. Vibration Method) Nanostructures can be patterned on surfaces by transferring nanostructures from one surface to another.

또한, 상기 클로즈드 셀 방법은 두 개의 표면을 샌드위치처럼 겹치기 때문에 한 표면에 있는 나노구조를 손실 없이 다른 표면으로 전이시킬 수 있다. 특히 분자막인 패터닝된 표면을 쓸 경우 나노구조의 전이와 동시에 나노구조들을 정렬시킬 수 있다. 그리고, 많은 나노구조들이 표면 위에서 자라기 때문에 이 기술을 사용하면 표면 위에 생성된 나노구조를 다른 표면으로 쉽게 패터닝 할 수 있다.In addition, since the closed cell method overlaps two surfaces like sandwiches, the nanostructure on one surface can be transferred to another without loss. In particular, patterned surfaces, which are molecular membranes, can be used to align nanostructures simultaneously with the transition of nanostructures. And because many nanostructures grow on surfaces, this technique makes it easy to pattern nanostructures created on one surface to another.

다음으로, 클로즈드 셀 방법을 이용한 나노선의 자기조립 공정에 대하여 기술한다. Next, the self-assembly process of a nanowire using the closed cell method is described.

도8은 클로즈드 셀 방법을 이용한 여러 가지 나노선의 자기조립을 나타낸 설명도이다. 8 is an explanatory diagram showing self-assembly of various nanowires using the closed cell method.

상기 클로즈드 셀 방법은 대부분의 나노구조들이 자라난 표면과 대부분의 나노구조들이 붙어 있는 표면에 있는 나노구조들의 자기 조립에 응용될 수 있고, 도8에 기재된 바와 같이, 현재 표면 위에 자라난 나노구조들의 경우와 산화 아연 나노선이 표면에 붙어 있는 나노구조들의 경우에 탄소 나노튜브가 클로즈드 셀 방법을 통해 패터닝된 기판에 자기조립된다.The closed cell method can be applied to the self-assembly of nanostructures on the surface where most nanostructures have grown and the surface where most nanostructures are attached, and as shown in FIG. In the case of nanostructures where zinc oxide nanowires are attached to the surface, carbon nanotubes are self-assembled onto the patterned substrate via the closed cell method.

이하 기본 공정에 대하여 설명한다. The basic process will be described below.

먼저, 고체 표면에 나노구조들이 붙는 분자막(친수성 분자막)과 나노구조들이 붙지 않는 분자막(소수성 분자막)으로 패터닝한다.First, patterning is carried out with a molecular film (hydrophilic molecular film) to which nanostructures adhere to a solid surface and a molecular film (hydrophobic molecular film) to which nanostructures do not adhere.

그리고, 나노구조들이 있는 기판을 준비한다. 이때 나노구조들이 자라난 모든 기판과 나노구조들이 붙을 수 있는 모든 기판이 사용 가능하다.Then, a substrate with nanostructures is prepared. At this time, all substrates in which the nanostructures are grown and all substrates to which the nanostructures can be attached are available.

다음으로, 분자막이 패턴된 고체기판과 나노구조들이 있는 기판 사이에 사면이 막힌 작은 공간을 만들고, 나노구조들이 분산될 수 있는 용액을 빈 공간에 주입한 후 두 기판을 작은 공간을 사이에 두고 겹친 후, 고정시킨다. Next, create a small space between the solid substrate patterned with the molecular film and the substrate with nanostructures, inject a solution in which the nanostructures can be dispersed into an empty space, and then place the two substrates with a small space therebetween. After overlapping, fix it.

그리고, 작은 공간을 사이에 두고 두 기판을 고정시킨 후 나노구조들이 있는 기판에 있는 나노구조들을 패턴이 있는 고체 기판에 전이시킨다. 이때, 전이시키는 방법으로는 초음파 진동을 주는 경우와 고열을 가하는 경우 등이 있다. 이 후, 나노구조들은 작은 공간에 있는 용액을 통해 전이되면서 패터닝된 고체기판에 패턴을 따라 정렬된다. After fixing the two substrates with a small space therebetween, the nanostructures on the substrate with the nanostructures are transferred to the patterned solid substrate. At this time, the method of transferring may include the case of applying ultrasonic vibration and the case of applying high heat. The nanostructures are then aligned along the pattern on the patterned solid substrate as it transitions through the solution in a small space.

나노구조들이 자란난 기판은 SiO2, ITO, Si, 사파이어 등이 있다. 그리고 나노구조들이 붙을 수 있는 기판은 금속판 (Au, Cu, Al 등), SiO2, Si, PDMS stamp 등이 있다.Substrates grown with nanostructures include SiO 2 , ITO, Si, and sapphire. Substrates to which nanostructures can be attached include metal plates (Au, Cu, Al, etc.), SiO 2 , Si, and PDMS stamps.

클로즈드 셀 방법을 사용하면 나노구조들이 성장된 1개의 기판 또는 나노구조들이 붙어있는 1개의 기판을 가지고 분자막이 패턴된 1개의 고체기판에 나노구조들을 정렬할 수 있으므로 상대적으로 적은 수의 나노구조들을 가지고 넓은 영역에 나노구조들을 패터닝 할 수 있어 효율적이다.The closed cell method allows the alignment of nanostructures on one substrate on which the nanostructures are grown or on one solid substrate on which the nanostructures are attached so that a relatively small number of nanostructures can be aligned. It is efficient because it can pattern nanostructures in large areas.

나노구조들이 자라난 기판의 경우, 가운데에 구멍이 형성된 얇은 판(예, 테플론 판)을 가운데에 두어 나노구조들이 분산 가능한 용액을 빈 공간에 주입해서 세 판을 겹친 후 고정시킨다.In the case of a substrate in which nanostructures are grown, a thin plate (for example, a Teflon plate) with a hole in the center is placed in the center, and a solution in which nanostructures are dispersible is injected into an empty space, and the three plates are overlapped and fixed.

고정된 세 판을 앞에서 사용한 용액에 담근 후 초음파 세척기내에서 수분 동 안 두면 기판에 있는 나노구조들이 떨어져나간 채로 클로즈드셀에 갇혀 있게 된다.After immersing the three fixed plates in the previously used solution and leaving them for a few minutes in the ultrasonic cleaner, the nanostructures on the substrate are separated and trapped in the closed cell.

고정된 세 기판을 수분~수시간 동안 두면 클로즈드 셀안에 있는 나노구조들이 분자막이 패턴된 기판에 자기 조립된다.When three immobilized substrates are placed for several minutes to several hours, the nanostructures in the closed cell self-assemble to the molecular patterned substrate.

나노구조들이 붙어 있는 기판의 경우 나노구조들을 붙이기 전에 가운데에 마스크를 두고(예, 알루미늄 호일) 그 위에 빈공간을 줄만한 물질을 증착시킨다(예, metal evaporator, metal sputter 등).In the case of substrates with nanostructures attached, a mask is placed in the center (eg aluminum foil) before the nanostructures are attached and a material is deposited on it to give a void (eg metal evaporator, metal sputter, etc.).

이후, 가장자리에 공간이 사면에 생긴다. 상기 공간이 있는 기판에 나노구조들을 붙인 후 패터닝된 기판과 사이에 나노구조들이 분산 가능한 용액을 주입한 후 두 기판을 결합시킨다.Thereafter, space is formed on the slope at the edge. After attaching the nanostructures to the spaced substrate, and injecting a solution dispersable nanostructures between the patterned substrate and the two substrates are bonded.

고정된 두 판을 앞에서 사용한 용액에 담근 후 초음파 세척기내에서 수분 동안 두면 기판에 있는 나노구조들이 떨어져나간 채로 클로즈드 셀안에 갇혀 있게 된다.The two fixed plates are immersed in the previously used solution and left for a few minutes in an ultrasonic cleaner to trap the nanostructures on the substrate and trap them in the closed cell.

고정된 두 기판을 수분 내지 수시간 동안 두면 클로즈드 셀안에 있는 나노구조들이 분자막이 패턴된 기판에 자기 조립된다. Leaving two immobilized substrates for a few minutes to several hours, the nanostructures in the closed cell self-assemble to the molecular patterned substrate.

이하, 본 발명에 따른 밀도의 기울기가 있는 분자막을 이용한 회로 크기 축소 기술에 대하여 기술한다.Hereinafter, a circuit size reduction technique using a molecular film having a gradient of density according to the present invention will be described.

우선, 밀도의 기울기가 있는 분자막 패턴을 이용하는 기술의 개념에 대하여 기술한다. 도9는 밀도의 기울기가 없는 균일한 분자막 패턴과 밀도의 기울기를 가진 분자막 패턴에서의 나노 구조의 자기 조립의 차이를 나타낸 설명도이다. First, the concept of a technique using a molecular film pattern with a slope of density will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a difference between self-assembly of nanostructures in a uniform molecular film pattern having no density gradient and a molecular film pattern having a density gradient.

상기 밀도의 기울기가 있는 분자막 패턴을 이용하는 기술은 분자막 패턴에 밀도의 기울기를 주면 그 기울기에 따라 나노구조의 분자막 표면에 대한 친화도가 달라지는 것을 이용하여 나노구조를 자기조립하는 것이다. 일반적으로 분자막의 밀도의 기울기가 작을수록 나노구조에 대한 친화도가 높게 때문에 밀도의 기울기가 있는 분자막에서 나노구조는 분자막 패턴의 가운데에 몰려서 정렬되게 된다. 이 기술은 마이크로 미터 크기의 분자 패터닝 기술을 사용하여 나노미터 크기의 분해능을 가지는 나노구조의 회로를 가능하게 한다.The technique using the molecular film pattern having the slope of the density is to self-assemble the nanostructure by using the slope of the density to give the molecular film pattern affinity for the surface of the molecular film of the nanostructure according to the slope. In general, the smaller the slope of the molecular film density, the higher the affinity for the nanostructure, so that in the molecular film with the slope of the density, the nanostructures are arranged in the center of the molecular film pattern. The technique uses nanometer-sized molecular patterning technology to enable nanostructured circuits with nanometer-sized resolution.

다음으로, 기울기를 가지는 분자막을 이용한 나노선 회로 크기 축소 기술 공정에 대하여 기술한다. 도10은 미세접촉인쇄방법에 의해 생긴 렌즈효과를 주는 분자막을 나타낸 설명도이다. 밀도의 기울기를 가지는 분자막은 분자막의 분산에 의해 결정된다.Next, a description will be given of a nanowire circuit size reduction technology process using a molecular film having a slope. 10 is an explanatory view showing a molecular film giving a lens effect produced by the microcontact printing method. The molecular film having a slope of density is determined by the dispersion of the molecular film.

그리고, 미세접촉인쇄방법을 사용할 때 소수성 분자 용액이 묻힌 도장을 작은 시간(약8초) 동안 찍으면 도장의 양각부분에 묻은 소수성 분자가 그대로 기판에 찍혀 균일한 소수성 분자막이 생성된다. 그러나 도장을 찍는 시간을 상대적으로 길게(약16초) 하면 양각부분 가장자리에 묻은 소수성 분자들이 분산되어 양각부분에서 멀어질수록 표면 밀도가 낮은 소수성 분자막들이 생성되게 된다.In addition, when using a microcontact printing method, when a coating coated with a hydrophobic molecular solution is taken for a small time (about 8 seconds), a hydrophobic molecule buried in the embossed portion of the coating is imprinted onto a substrate to produce a uniform hydrophobic molecular film. However, if the coating time is relatively long (about 16 seconds), the hydrophobic molecules deposited on the edge of the embossed portion are dispersed, and as the distance from the embossed portion is removed, the hydrophobic molecular films having a low surface density are generated.

이후, 친수성 분자들로 기판의 남겨진 부분을 채우면 균일한 소수성 분자막이 생성된 기판에는 균일한 친수성 분자막이 생성되고 표면 밀도 차이를 가진 분자막이 생성된 기판에는 표면 기울기를 가진 친수성 분자막이 생성된다.Subsequently, when the remaining portion of the substrate is filled with hydrophilic molecules, a uniform hydrophilic molecular film is formed on the substrate where a uniform hydrophobic molecular film is formed, and a hydrophilic molecular film having a surface slope is formed on the substrate where a molecular film having a surface density difference is formed. Is generated.

이와 같은 방법으로 패터닝된 기판에 나노선을 자기 조립시키면 균일한 친수성 분자막이 생성된 부분에는 나노선들이 여러 가지 방향성을 가지면서 조립되지만 표면 기울기를 가진 친수성 분자막이 생성된 부분에는 나노선들이 가운데에 몰리게 됨으로서 나노미터 크기 수준의 분해능을 가진 자기조립이 가능해진다.When the nanowires are self-assembled on the patterned substrate in this way, the nanowires are assembled with various orientations on the part where the uniform hydrophilic molecular film is formed, but the nanowires are formed on the part where the hydrophilic molecular film with the surface slope is formed. Being centered allows self-assembly with nanometer resolution.

렌즈효과에 의해 마이크로 미터 크기의 패턴에서 나노 미터 분해능으로 나노선을 정렬할 수 있기 때문에 나노미터 수준의 회로를 만들 수 있다.The lens effect allows us to align nanowires with nanometer resolution in micrometer-sized patterns, creating nanometer-level circuits.

현재 확인된 회로는 바나듐 옥사이드 나노선과 탄소 나노튜브를 이용한 회로이다.Currently identified circuits use vanadium oxide nanowires and carbon nanotubes.

바나듐 옥사이드 나노선의 경우 음 전하를 가지고 있기 때문에 Au기판 위에서 소수성 분자막으로 Octadecanethiol(ODT)등을 사용하고 친수성 분자막으로는 양 전하를 가지고 있는 cystamine 등을 사용한다.Since vanadium oxide nanowires have negative charges, Octadecanethiol (ODT) is used as a hydrophobic molecular film on Au substrate, and cystamine which has positive charge is used as hydrophilic molecular film.

탄소나노튜브의 경우는 모든 극성 분자막에 잘 붙기 때문에 Au기판 위에서 친수성 분자막으로는 양전하를 가지는 cystamine 등이나 음전하를 가지는 MHA 등을 사용하고 소수성 분자막으로 ODT 등을 사용한다.In the case of carbon nanotubes, since they adhere well to all polar molecular membranes, cystamine having a positive charge or MHA having a negative charge is used as a hydrophilic molecular membrane on an Au substrate, and ODT is used as a hydrophobic molecular membrane.

도11은 균일한 분자막과 기울기가 있는 분자막에서의 나노선의 자기조립을 나타낸 설명도이고, 도12는 타원모양의 분자막 패턴에서의 예를 나타낸 설명도이다. FIG. 11 is an explanatory diagram showing self-assembly of nanowires in a uniform molecular film and a gradient molecular film, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of an elliptic molecular film pattern.

이하, 본 발명에 따른 나노구조 마스크를 이용한 회로 제작 기술 및 응용에 대하여 기술한다. Hereinafter, a circuit fabrication technique and application using a nanostructure mask according to the present invention will be described.

우선, 나노구조 마스크를 정렬하여 마스크로 사용하는 기술의 개념에 대하여 기술한다.First, the concept of a technique of aligning a nanostructure mask and using it as a mask will be described.

도13은 정렬된 나노구조을 마스크로 이용하는 기술을 나타낸 설명도이다. 13 shows the aligned nanostructures. It is explanatory drawing which showed the technique used as a mask.

본 기술은 표면에 패터닝된 분자막에 정렬된 나노구조를 표면을 깍아내는 빔에 대한 마스크로 사용하는 기술이다. 이 기술은 나노구조를 마스크로 사용함으로서 나노 크기의 표면 구조를 만들 수 있게 한다. 본 기술의 장점은 정렬된 나노구조를 마스크로 사용하기 때문에 다양한 모양으로 나노구조를 정렬함으로 해서 다양한 형태의 표면 구조를 만들 수 있다. The technique uses nanostructures aligned with molecular films patterned on the surface as a mask for beams that scrape off the surface. The technique allows the creation of nanoscale surface structures by using nanostructures as masks. The advantage of the present technology is that the nanostructures are used as masks, so the nanostructures can be arranged in various shapes to create various types of surface structures.

다음으로, 바나듐 옥사이드 (V2O5) 마스크를 이용하여 금속 나노선을 만드는 공정에 대하여 기술한다. SiO2 막이 깔린 실리콘 웨이퍼 위에 금속 박막을 증착시킨다. 금속 박막에 밀도의 기울기가 있도록 친수성 분자막과 소수성 분자막을 패터닝한다. 밀도의 기울기가 있게 분자막을 패터닝한 기판을 나노선 용액에 담그면 나노선은 나노미터 크기의 선폭을 가지면서 친수성 분자막의 가운데에 모여서 자기조립 된다.Next, a process for producing metal nanowires using a vanadium oxide (V 2 O 5 ) mask will be described. A metal thin film is deposited on a silicon wafer coated with SiO 2 film. The hydrophilic and hydrophobic molecules are patterned so that the density of the metal thin film is gradient. Submerged substrates patterned with molecular gradients in a nanowire solution are immersed in the nanowire solution, and the nanowires are assembled in the center of the hydrophilic molecular membrane with nanometer-sized wire width.

그리고, 나노선이 정렬된 기판에 이온 빔을 쏘아주면 단일 분자막 패턴과 금속은 이온빔에 맞아 제거되지만 나노선은 제거되지 않기 때문에 나노선이 마스크 역할을 함으로서 나노선 밑의 금속은 남아있게 되어 나노 미터 크기의 폭을 가진 금속 나노선이 형성된다.And when the ion beam is shot onto the substrate where the nanowires are aligned, since the single molecular film pattern and the metal are removed by the ion beam, but the nanowires are not removed, the nanowires act as a mask so that the metal under the nanowires remains. A metal nanowire with a metric width is formed.

이온 빔을 쏘아준 후 남아 있는 마스크 나노선을 제거해주면 금속 나노선만 남게 된다. 분자막 패터닝이 가능한 모든 금속 박막에 대해 이 기술을 적용할 수 있음이 확실하다.If you remove the remaining mask nanowires after shooting the ion beam, only the metal nanowires remain. It is clear that this technique can be applied to any metal thin film capable of molecular film patterning.

현재 확인된 금속 박막은 Au와 Pd이고, 마스크로 사용 가능한 나노선은 바나 듐 옥사이드 나노선이다. 바나듐 옥사이드 나노선을 Au 또는 Pd 박막에 자기 조립할 때 쓰는 친수성 분자막은 양전하로 대전된 cystamine이며 소수성 분자막은 ODT이다.Currently identified metal thin films are Au and Pd, and nanowires that can be used as masks are vanadium oxide nanowires. The hydrophilic molecular membrane used for self-assembly of vanadium oxide nanowires into Au or Pd thin film is a positively charged cystamine and the hydrophobic molecular membrane is ODT.

Au 박막을 증착 할 때 Ti를 접착층으로 쓸 경우 나노선 기판을 묽은 불산 용액 (1% HF)에 30초간 담그면 Ti이 제거된다.If Ti is used as an adhesive layer when depositing an Au thin film, the nanowire substrate is immersed in dilute hydrofluoric acid solution (1% HF) for 30 seconds to remove Ti.

Au 또는 Pd 박막에 패터닝된 티올기 분자막을 제거하기 위해서는 나노선 기판을 150~170도에서 12시간동안 달구면 된다. 이온 빔을 쏘아준 후 기판을 버퍼용액(물속에 1 M NaCl)을 사용하여 10분간 씻으면 바나듐옥사이드 나노선이 완전히 제거되고 금속 나노선만 남게 된다.To remove the thiol group molecular film patterned on the Au or Pd thin film, the nanowire substrate may be baked at 150 to 170 degrees for 12 hours. After firing the ion beam, the substrate is washed with a buffer solution (1 M NaCl in water) for 10 minutes to completely remove the vanadium oxide nanowires and leave only the metal nanowires.

도14는 바나듐 옥사이드 나노선의 정렬과 Au 나노선 회로를 나타낸 설명도이다.14 is an explanatory diagram showing the alignment of the vanadium oxide nanowires and the Au nanowire circuit.

다음으로, 화학 분자 센서에의 응용(응용 분야)에 대하여 기술한다. Next, the application (application field) to a chemical molecular sensor is described.

도15는 Au 나노선의 I-V curve와 나노선을 이용한 실시간 화학 분자 센서를 나타낸 설명도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 나노 미터 선폭의 금속선은 실시간 화학 분자 센서에 쓰일 수 있다. 현재 확인된 센서가 가능한 화학분자는 ODT이다. 금속 나노선을 전압을 가해준 상태에서 티올(Thiol)기를 가진 ODT 화학분자 용액에 담그면 저항이 변하는 것을 관찰할 수 있다. 이것은 ODT에 있는 티올기가 Au에 결합하면서 전하를 전달하기 때문인 것으로 알려져 있다.15 is an explanatory diagram showing a real-time chemical molecular sensor using the I-V curve and nanowires of Au nanowires. As shown in the figure, metal lines of nanometer width can be used for real-time chemical molecular sensors. The chemical molecule available for the currently identified sensor is ODT. When the metal nanowires are immersed in a solution of ODT chemical molecules with thiols under voltage, the resistance changes. This is known because the thiol groups in the ODT bind to Au and carry charge.

이하, 본 발명에 따른 나노선 정렬방법을 이용한 화학 가스 센서에 응용에 대하여 기술한다. Hereinafter, the application to the chemical gas sensor using the nanowire alignment method according to the present invention.

도16은 Pd 나노선의 수소 가스에서의 저항 변화율과 수소가스의 농도에 따른 저항 변화율이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 나노선의 선폭을 가지는 Pd 나노선은 실시간 가스 센서로 사용할 수 있다. 또한, 현재 확인된 센싱이 가능한 가스는 수소 기체이다. Pd 나노선 양 끝에 전압을 가한 상태에서 수소기체를 나노선에 접촉시키면 저항이 증가하게 된다. 또한 수소기체의 농도가 높을수록 저항의 큰 변화가 나타난다. 그리고, 이는 Pd 나노선이 수소기체와 만나 반응하게 되면 저항이 변하게 때문이다. FIG. 16 shows the resistance change rate of the Pd nanowires according to the hydrogen gas concentration and the resistance change rate. As shown in the figure, Pd nanowires having a line width of nanowires can be used as a real-time gas sensor. In addition, currently confirmed sensing gas is hydrogen gas. When hydrogen gas is brought into contact with the nanowire while voltage is applied to both ends of the Pd nanowire, the resistance increases. Also, the higher the concentration of hydrogen gas, the greater the change in resistance. This is because the resistance changes when the Pd nanowires react with the hydrogen gas.

도17은 금속나노선을 이용한 각종센서의 개략적인 예시도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 일반적인 금속 나노선을 이용하여 각종 가스 또는 화학 분자들의 센서로 사용가능하다.17 is a schematic illustration of various sensors using metal nanowires. As shown in the figure, it can be used as a sensor of various gases or chemical molecules using a general metal nanowire.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the field of the present invention that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

본 발명에 의하면, 표면이 산화물인 나노선의 정렬 및 회로 제작 기술은 산화물 표면을 가진 나노선도 자기 조립될 수 있고 그를 이용하여 대량의 나노선 회로를 만들 수 있고, 클로즈드 셀을 이용한 나노구조 패터닝 기술은 표면 위에 있는 나노구조들을 나노구조 친화도가 다른다른 표면으로 전이시켜 나노구조를 패터닝할 수 있고, 밀도의 기울기가 있는 분자막을 이용한 회로 크기 축소 기술은 분자막의 밀도 차이를 이용함으로서 마이크로 미터 크기의 패턴에서 대량의 나노 수준의 나노구조 회로를 구성할 수 있고, 나노구조 마스크를 이용한 회로 제작 기술 및 응용은 정렬된 나노구조들을 마스크로 이용함으로서 다양한 표면 나노구조를 구현할 수 있고, 일반적인 금속 나노선을 이용하여 각종 가스 또는 화학 분자들의 센서로 사용가능하다.According to the present invention, the alignment and circuit fabrication technology of nanowires having an oxide surface may self-assemble nanowires having oxide surfaces, and use them to make a large amount of nanowire circuits, and nanostructure patterning techniques using closed cells The nanostructures can be patterned by transferring the nanostructures on the surface to other surfaces with different nanostructure affinities, and the circuit size reduction technique using molecular films with gradients of density takes advantage of micrometer size by utilizing the difference in molecular membrane density. It is possible to construct a large number of nano-level nanostructure circuits in the pattern of, circuit fabrication techniques and applications using nanostructure masks can realize a variety of surface nanostructures by using the aligned nanostructures as a mask, general metal nanowires It can be used as a sensor of various gases or chemical molecules using.

Claims (11)

고체표면에 산화물과 반대되는 전하를 가진 분자막을 패터닝하고,Patterning the molecular film with charge opposite to the oxide on the solid surface, 패터닝된 고체를 나노선이 녹아있는 용액에 담그고,The patterned solid is immersed in a solution of dissolved nanowires, 상기 나노선은 분자막이 패터닝되지 않은 영역에 흡착되고,The nanowires are adsorbed in the region where the molecular film is not patterned, 상기 분자막을 녹여 없애는Melting and removing the molecular membrane 자기조립법을 이용한 표면이 산화물인 나노선의 정렬방법.A method of aligning nanowires whose surface is an oxide using self-assembly. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분자막은 Octadecytrichlorosilane (OTS), Octadecyltrimethoxysilane (OTMS), Octadecytriethoxysilane (OTE)를 포함하는 소수성 분자중 하나를 선택하여 이루어지는The molecular membrane is made by selecting one of hydrophobic molecules including Octadecytrichlorosilane (OTS), Octadecyltrimethoxysilane (OTMS), Octadecytriethoxysilane (OTE) 자기조립법을 이용한 표면이 산화물인 나노선의 정렬방법.A method of aligning nanowires whose surface is an oxide using self-assembly. 산화 아연 나노선 용액을 만들고,Make zinc oxide nanowire solution, 분자막이 패턴된 고체기판을 상기 산화 아연 나노선 용액에 담그고, Dipping a solid substrate patterned molecular film in the zinc oxide nanowire solution, 상기 산화 아연 나노선은 산소 분자 결여에 의해 생기는 양 전하 때문에 음으로 대전된 표면에 자기조립되는The zinc oxide nanowires self-assemble to the negatively charged surface due to the positive charge caused by the lack of oxygen molecules. 자기조립법을 이용한 산화 아연 나노선의 정렬방법. Alignment method of zinc oxide nanowires using self-assembly. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 산화 아연 나노선 용액은The zinc oxide nanowire solution is 산화 아연 나노선이 성장된 기판을 산화아연 나노선이 잘 분산되는 용매에 넣고,The substrate in which the zinc oxide nanowires are grown is placed in a solvent in which the zinc oxide nanowires are well dispersed. 초음파 세척기내에서 산화아연 나노선을 용매내에서 분산하여 얻는Obtained by dispersing zinc oxide nanowires in a solvent in an ultrasonic cleaner 자기조립법을 이용한 산화 아연 나노선의 정렬방법.Alignment method of zinc oxide nanowires using self-assembly. 제4에 있어서, According to claim 4, 상기 산화 아연 나노선의 분산용 용매는 D.I water, echanol, methanol 중 하나를 선택하여 이루어지고, The solvent for dispersing the zinc oxide nanowires is made by selecting one of D.I water, echanol, methanol, 산화아연을 대면적 기판에 정렬하기 위한 필요 농도는 108개/ml이고,The necessary concentration for aligning zinc oxide to a large area substrate is 10 8 pieces / ml, 초음파 세척기내에서의 분산시간은 1분 ~ 10분인Dispersion time in the ultrasonic cleaner is 1 ~ 10 minutes 자기조립법을 이용한 산화 아연 나노선의 정렬방법.Alignment method of zinc oxide nanowires using self-assembly. 표면이 산화물인 나노선을 반도체회로의 일부로 사용하는 직접회로의 제조방법으로서,A method for manufacturing an integrated circuit using nanowires having an oxide surface as part of a semiconductor circuit, 분자막을 원하는 고체표면에 패터닝하고,Pattern the molecular membrane onto the desired solid surface, 표면이 산화물인 나노선을 소정위치에 흡착 및 정렬시키는 단계를 포함하는Adsorbing and aligning the nanowire whose surface is an oxide at a predetermined position; 표면이 산화물인 나노선을 이용한 직접회로 제조방법.Integrated circuit manufacturing method using nanowires whose surface is oxide. 고체기판의 표면을 나노구조들이 붙을 수 있는 분자막과 나노구조들이 붙지 않는 분자막을 패터닝하고,Patterning the molecular film to which the nanostructures are attached to the surface of the solid substrate and the molecular film to which the nanostructures are not attached, 상기 고체기판과 나노구조들이 있는 기판사이에 폐쇄공간이 형성되도록 정렬시키고,Arranged to form a closed space between the solid substrate and the substrate having nanostructures, 상기 패쇄공간으로 나노구조들이 분산될 수 있는 용액을 주입하고, Injecting a solution into which the nanostructures can be dispersed, 상기 고체기판과 나노구조들이 있는 기판을 고정시키고, Fixing the solid substrate and the substrate with nanostructures, 상기 나노구조들이 있는 기판에서 고체기판의 패턴으로 나노구조를 전이시키는The nanostructures are transferred to the pattern of the solid substrate from the substrate having the nanostructures 나노선의 자기조립 방법.Self-Assembly Method of Nanowires. 제7에 있어서, According to claim 7, 상기 나노구조들이 있는 기판은 SiO2, ITO, Si, 사파이어 중 하나를 선택하여 이루어지고,The substrate having the nanostructures is made by selecting one of SiO 2 , ITO, Si, sapphire, 상기 고체기판은 Au,Cu,AL을 포함하는 금속판, SiO2, Si, PDMS stamp 중 하나를 선택하여 이루어지는The solid substrate is made by selecting one of Au, Cu, and a metal plate containing Al, SiO 2 , Si, PDMS stamp 나노선의 자기조립 방법.Self-Assembly Method of Nanowires. 제7에 있어서, According to claim 7, 상기 나노구조의 전이는 The transition of the nanostructure 음파 진동, 가열중 하나를 선택하여 이루어지는Made by selecting one of sound wave vibration and heating 나노선의 자기조립 방법.Self-Assembly Method of Nanowires. 고체기판의 표면에 기울기를 갖는 분자막을 패터닝하고,Patterning the molecular film having a slope on the surface of the solid substrate, 상기 패턴으로 나노구조를 정렬시키고,Align the nanostructures in the pattern, 상기 나조구조는 가운데로 정렬되는The screw structure is aligned to the center 나노선의 자기조립 방법.Self-Assembly Method of Nanowires. 고체기판의 소정부에 소수성 분자용액이 도포된 도장으로 소정시간동안 찍어 소수성 분자막을 형성시키고,A hydrophobic molecular film was formed by applying a hydrophobic molecular solution to a predetermined portion of the solid substrate for a predetermined time to form a hydrophobic molecular film. 상기 고체기판의 소수성 분자막 이외에 공간으로 친수성 분자막을 형성시키고,A hydrophilic molecular film is formed in a space other than the hydrophobic molecular film of the solid substrate, 상기 고체기판에 나노선을 조립시키는Assembling nanowires on the solid substrate 나노선의 자기조립 방법.Self-Assembly Method of Nanowires.
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