KR100772661B1 - Preparation of nanowires by means of electromagnetic wave irradiation without using catalysts and nanowires prepared by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 위에 박막 증착된 물질로부터 촉매를 사용하지 아니하고 전자기파 방사(Electromagnetic wave irradiation)를 통해 나노와이어(nanowire)를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 나노 와이어를 제공한다. 본 발명에 따른 전자기파 방사법을 사용한 나노와이어의 제조시 기존의 촉매를 사용한 제조 방법에서의 복잡한 공정이 필요 없으며 수초의 반응시간 내에 나노와이어의 합성이 가능하므로 다양한 기판이 선택되어 사용될 수 있다는 장점이 있다.The present invention provides a method for producing nanowires through electromagnetic wave irradiation without using a catalyst from a thin film deposited material on a substrate, and a nanowire manufactured thereby. When manufacturing nanowires using the electromagnetic radiation method according to the present invention, there is no need for a complicated process in the conventional production method using a catalyst, and since the synthesis of the nanowires is possible within a few seconds of reaction time, various substrates can be selected and used. .

Description

촉매의 사용 없이 전자기파 방사를 통한 나노와이어의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 나노와이어{Preparation of nanowires by means of electromagnetic wave irradiation without using catalysts and nanowires prepared by the same}Preparation of nanowires by means of electromagnetic wave irradiation without using catalysts and nanowires prepared by the same}

도 1은 종래 기술에 따른 나노와이어의 성장을 나타내는 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing the growth of nanowires according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따라 촉매를 사용하지 않고 전자기파 방사를 통해 나노와이어를 제조하는 과정을 나타내는 개략적인 단면도이다. Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a process for producing nanowires through electromagnetic radiation without using a catalyst in accordance with the present invention.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 크롬 나노와이어(4A)를 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.Figure 3a is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a chromium nanowires (4A) prepared in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 티타늄 나노와이어(4B)의 주사전자현미경 사진이다.Figure 3b is a scanning electron micrograph of the titanium nanowires (4B) prepared in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금 나노와이어(4C)의 주사전자현미경 사진이다.Figure 3c is a scanning electron micrograph of the gold nanowires (4C) prepared in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 니오븀 나노와이어(4D)의 주사전자현미경 사진이다.Figure 3d is a scanning electron micrograph of the niobium nanowires (4D) prepared in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 알루미늄 나노와이어(4E)의 주사전자현미경 사진이다.3E is a scanning electron micrograph of aluminum nanowires 4E prepared according to an embodiment of the present invention.

도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실리콘 나노와이어(4F)의 주사전자현미경 사진이다.Figure 3f is a scanning electron micrograph of the silicon nanowires (4F) prepared in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3g는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 크롬 나노와이어(4G)의 주사전자현미경 사진이다.Figure 3g is a scanning electron micrograph of chromium nanowires (4G) prepared according to another embodiment of the present invention.

도 3h는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 크롬 나노와이어(4H)의 투과전자현미경(TEM)사진이다.Figure 3h is a transmission electron microscope (TEM) picture of chromium nanowires (4H) prepared in accordance with another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

10 : 실리콘 기판 20 : 촉매10 silicon substrate 20 catalyst

30 : 나노와이어 40 : 박막 증착 물질30: nanowire 40: thin film deposition material

50 : 불활성 가스 60 : 전자기파 50: inert gas 60: electromagnetic waves

70 : 용융 및/또는 기화된 증착 물질 80 : 나노와이어 핵70 molten and / or vaporized deposition material 80 nanowire nucleus

90 : 성장한 나노와이어90: grown nanowire

본 발명은 나노와이어의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촉매를 사용하지 않고 전자기파 방사를 통해 증착 물질을 국부적으로 성장시킴에 의해 나노와이어를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 나노와이어에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing nanowires, and more particularly, to a method for producing nanowires by locally growing a deposition material through electromagnetic radiation without using a catalyst, and a nanowire manufactured thereby. .

일반적으로 나노(10-9m)크기의 물질은 거대 크기의 물질과 동일 물질이라도 물리적, 화학적 성질이 다르다. 즉, 표면/질량의 비가 크기 때문에 이러한 나노크기의 물질은 표면에서 일어나는 화학 반응을 이용하는 광촉매, 표면에서의 결함에 기인하는 광학적 성질을 이용하는 광전자 장치 등에 응용할 수 있다.In general, nano (10 -9 m) -sized materials have different physical and chemical properties, even though they are the same materials as large-sized materials. That is, because of the large surface / mass ratio, these nano-sized materials can be applied to photocatalysts using chemical reactions occurring on the surface, optoelectronic devices using optical properties resulting from defects on the surface, and the like.

나노와이어는 수 나노미터(nm)에서 수십 나노미터의 직경을 가지며, 그 길이는 직경의 수십배 이상으로 긴 특성을 가진 물질로서 알려져 있다. 이러한 나노와이어는 금속적 특성과 반도체적인 특성을 모두 가지고 있어 기존의 벌크 구조에서 나타나는 일반적인 성질과 달리 다양한 전기적, 화학적, 물리적 및 광학적 특성을 나타낸다. 이러한 특성들을 이용하여 더욱 세밀하고 집적된 소자들을 구현할 수 있다. Nanowires have a diameter of several nanometers (nm) to several tens of nanometers, and their lengths are known as materials having properties that are longer than tens of times the diameter. These nanowires have both metallic and semiconducting properties, and thus exhibit various electrical, chemical, physical and optical properties unlike the general properties of conventional bulk structures. These characteristics can be used to realize more detailed and integrated devices.

현재 연구되고 있는 나노와이어 재료로는 금속 나노와이어 뿐만 아니라 비금속 나노와이어, 산화금속 나노와이어 및 탄화실리콘 나노와이어 등이 있으며, 이의 응용분야는 전계 방출 소자(field emission device), 광전자 소자(optoelectronic device) 및 각종 센서(sensor) 등이 있다.Nanowire materials currently being studied include not only metal nanowires, but also nonmetal nanowires, metal oxide nanowires, and silicon carbide nanowires, and their applications include field emission devices and optoelectronic devices. And various sensors.

나노와이어의 제조 방법으로는 화학적 중합방법, 전기화학적 중합방법, 화학기상 증착 방법(Chemical vapor deposition, CVD), 탄소열환원법(carbothermal reduction) 등의 방법이 있다. 이 가운데 화학적 중합방법은 가장 많이 사용되고 있는 방법으로 고분자 나노와이어의 대량 생산이 가능하며, 이에 의해 중합된 고분자 나노와이어는 다시 용매에 녹여 박막이나 스핀 캐스팅(spin casting) 방법 등으로 시료를 제작하고 화학적 도핑 방법을 통해 전기적인 성질을 조절할 수 있다. 전기화학적 중합방법은 전해질 용액 속에 있는 단량체들이 전기장 내에서 라디칼 (radical)을 형성하여 한쪽 전극으로 이동하면서 중합되는 방법으로 시료의 표면에 비교적 얇은 박막을 형성하는데 주로 이용되어 왔으며, 화학 중합시료와의 비교 대상으로 많이 연구되어 왔다. 또한 화학기상 증착 방법은 최근에 등장한 방법으로 고진공에서 반도체 물질을 기판(substrate) 위에 증착하여 나노와이어를 합성하는 방법이다. The nanowires may be prepared by chemical polymerization, electrochemical polymerization, chemical vapor deposition (CVD), and carbon thermal reduction. Among them, the chemical polymerization method is the most widely used method, and mass production of polymer nanowires is possible, and the polymerized polymer nanowires are dissolved again in a solvent to prepare a sample by thin film or spin casting method, and chemically. Doping can be used to control electrical properties. The electrochemical polymerization method is a method in which monomers in an electrolyte solution form a radical in an electric field and move to one electrode to polymerize, thereby forming a relatively thin film on the surface of a sample. Many studies have been conducted for comparison. In addition, a chemical vapor deposition method is a method recently synthesized by depositing a semiconductor material on a substrate (substrate) in high vacuum to synthesize nanowires.

특히, 상기 화학기상 증착에 의한 나노와이어 제조 방법은 도 1에서 보는 바와 같이, 기판(10) 위에 나노크기를 갖는 촉매(20)를 증착시키고 반응성 가스 간의 화학반응으로 형성된 입자들을 나노와이어(30)로 성장시키는 방법으로서, 촉매(20)를 사용하기 때문에 나노와이어(30) 합성 후 이를 분리 및 정제해야 하는 추가 공정이 필요하기 때문에 공정이 복잡하고 또한 시간이 많이 걸리는 문제가 있었다.In particular, the method for manufacturing nanowires by chemical vapor deposition, as shown in FIG. 1, deposits a catalyst 20 having a nano size on a substrate 10 and forms particles formed by chemical reaction between reactive gases. As a method of growing a furnace, since the catalyst 20 is used, an additional step of separating and purifying the nanowire 30 after synthesis is required, which causes a complicated and time-consuming process.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기판 위에 박막 증착된 물질을 전자기파 반응기 내로 도입하고 상기 증착된 물질에 전자기파를 수초 내지 수십초 방사하여 상기 증착 물질을 가열 성장시킴으로써 촉매 사용없이 직접 나노와이어를 합성하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to introduce a thin film deposited material on a substrate into the electromagnetic reactor and to heat the deposition material by radiating the electromagnetic wave to the deposited material for several seconds to several tens of seconds By providing a method for synthesizing nanowires directly without using a catalyst.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 태양은, In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention,

촉매를 사용하지 않고 전자기파 방사를 통해 기판 위의 박막 증착된 물질로부터 직접 나노와이어를 합성하는 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing nanowires, comprising synthesizing nanowires directly from a thin film deposited material on a substrate through electromagnetic radiation without using a catalyst.

또한, 본 발명의 제 2 태양은,Moreover, the 2nd aspect of this invention is

상기 방법을 사용하여 제조된 직경이 수 내지 수십 나노 크기의 나노와이어를 제공한다. Nanowires of several to tens of nanometers in diameter prepared using this method are provided.

본 발명에 따른 나노와이어 제조 방법은, 촉매를 사용하지 않고 나노와이어를 합성하므로 공정이 간단하고, 증착 물질의 상층에 국한된 전자기파의 국부적 방사가 가능해 플라스틱과 같은 휠 수 있는 기판에도 적용이 가능하게 되는 등 기판의 제약을 받지 않고 다양한 분야에 응용될 수 있다.The method for manufacturing nanowires according to the present invention synthesizes nanowires without using a catalyst, which simplifies the process and enables local emission of electromagnetic waves localized on the upper layer of the deposition material, thereby enabling application to flexible substrates such as plastics. It can be applied to various fields without being restricted by the back substrate.

이하 본 발명에 따른 나노와이어의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 나오와이어에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a nanowire according to the present invention, and a nanowire manufactured thereby will be described in detail.

우선, 본 발명은 기판 위에 박막 증착된 물질로부터 나노와이어를 합성하는데 있어서 촉매를 사용하지 않고 직접 전자기파 방사를 통해 나노와이어를 합성하는 것을 특징으로 한다. First, the present invention is characterized by synthesizing nanowires through electromagnetic radiation directly without using a catalyst in synthesizing nanowires from a thin film deposited material on a substrate.

본 발명에 따른 나노와이어의 제조 과정은 도 2에 잘 나타나 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 The manufacturing process of the nanowires according to the present invention is well illustrated in FIG. 2. 2, the present invention

(a) 박막 증착된 물질(40)을 포함하는 기판(10)을 전자기파 반응기에 인입하는 단계; (a) introducing a substrate 10 comprising a thin film deposited material 40 into an electromagnetic reactor;

(b) 상기 반응기 내에 불활성 가스(50)를 주입하여 반응기 내의 잔존 공기를 제거하는 단계; 및 (b) injecting an inert gas (50) into the reactor to remove residual air in the reactor; And

(c) 전자기파(60)를 상기 (a)의 박막 증착된 물질(40)에 방사하여 나노와이어를 합성하는 단계를 포함한다.(c) synthesizing the nanowires by radiating the electromagnetic wave 60 to the thin film deposited material 40 of (a).

이하에서는 상기의 각 단계별로 나누어 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, it will be described in more detail by dividing each step.

상기 (a) 단계에서,In the step (a),

나노와이어의 원료 물질의 증착은 RF 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 또는 열증착기(thermal evaporator) 등을 이용한 진공증착 방법으로 실시되며, 본 발명에서 기판(10) 위에 박막 증착된 물질(40)은 크롬, 티타늄, 금, 니오븀, 알루미늄, 인듐 및 철을 포함한 금속 및 상기 금속의 산화물, 질화물 및 황화물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 또한 실리콘 및 게르마늄을 포함한 비금속 물질 및 상기 비금속의 산화물, 질화물 및 황화물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The deposition of the raw material of the nanowires is performed by a vacuum deposition method using RF magnetron sputtering or thermal evaporator, etc. In the present invention, the material 40 deposited on the substrate 10 is chromium, It may be selected from the group consisting of metals including titanium, gold, niobium, aluminum, indium and iron, and oxides, nitrides and sulfides of the metals, and also non-metallic materials including silicon and germanium and oxides, nitrides and sulfides of the nonmetals. It may be selected from the group consisting of.

또한 상기 (b) 단계에서,Also in step (b),

상기 불활성 가스(50)는 반응기 내에 존재할 수 있는 반응성 가스를 제거하고, 반응기 내의 온도가 상승하는 것을 저지함으로써 상기 (c) 단계에서 전자기파 방사에 의해 용융 및/또는 기화된 증착 물질을 냉각 응고시키는 역할을 한다. 본 발명에서 사용되는 불활성 가스는 아르곤, 헬륨 및 네온 가스 중 1종 이상일 수 있으며, 상기 박막 증착 물질이 산화물, 질화물 또는 황화물인 경우에는 결정 성장을 보조하여 나노와이어의 합성을 용이하게 하기 위해 각각의 경우 산소, 질소, 암모니아 또는 황화수소 가스를 포함하는 보조 가스가 소량 혼합되어 사용될 수 있다. 본 (b) 단계에서의 불활성 가스의 반응기 내부로의 통과는 상기 (c) 단계가 진행되는 동안에도 계속 진행되어 나노와이어를 합성한다. The inert gas 50 serves to cool and solidify the deposited material melted and / or vaporized by electromagnetic radiation in the step (c) by removing a reactive gas which may be present in the reactor and preventing the temperature in the reactor from rising. Do it. The inert gas used in the present invention may be one or more of argon, helium and neon gas, and when the thin film deposition material is an oxide, nitride, or sulfide, each of the inert gases may be used to assist in crystal growth to facilitate the synthesis of nanowires. In this case, a small amount of auxiliary gas containing oxygen, nitrogen, ammonia or hydrogen sulfide gas may be mixed and used. The passage of the inert gas into the reactor in this step (b) is continued during the step (c) to synthesize the nanowires.

또한 상기 (c) 단계에서, Also in step (c),

상기 전자기파(60) 방사는 상기 박막 증착된 물질을 국소적으로 가열하여 용융 상태 및/또는 기체 상태로 만들고, 이러한 용융 및/또는 기체 상태의 증착물질이 반응기 내에 존재하는 상기 불활성 기체와 접촉하여 냉각 응고함으로써 증착물질의 핵을 형성하도록 하는 역할을 한다. 상기 증착 물질의 핵이 형성되는 순간 반응기 내에 존재하는 기체 상태의 증착 물질은 상기 핵의 상부에 계속하여 적층 응고함으로써 나노와이어가 형성된다. 본 발명에서는 전자기파 방사에 의해 용융 및/또는 기화된 증착 물질이 계속해서 공급되므로 외부로부터의 증착 물질의 도입을 필요로 하지 않고 반응기 내에서 자체적으로 나노와이어가 형성될 수 있는 특징이 있다. The radiation of the electromagnetic wave 60 locally heats the thin film deposited material into a molten and / or gaseous state, and cools the molten and / or gaseous deposited material in contact with the inert gas present in the reactor. By coagulation it serves to form the nucleus of the deposition material. As soon as the nucleus of the deposition material is formed, the gaseous deposition material present in the reactor is subsequently stacked solidified on top of the nucleus to form nanowires. In the present invention, since the deposition material continuously melted and / or vaporized by electromagnetic radiation is continuously supplied, nanowires may be formed in the reactor itself without requiring introduction of the deposition material from the outside.

상기 전자기판 방사는 사용되는 각 박막 증착 물질에 따라 그 조건이 다를 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 54 W/cm2의 방사밀도로 방사하는 것이 유리하다. 상기 전자기파 방사밀도가 5 W/cm2 미만인 경우는 상기 박막 증착된 물질의 용융 및/또는 기화가 발생하지 않아 나노와이어를 합성할 수 없는 문제가 있고, 54 W/cm2를 초과하면, 박막 증착된 물질의 국소적 가열이 아니라 기판까지 가열할 수 있기 때문에 플라스틱 기판의 경우는 기판이 휘는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다. The electromagnetic plate radiation may vary depending on the thin film deposition material used, it is advantageous to emit a radiation density of 5 to 54 W / cm 2 preferably. When the electromagnetic wave radiation density is less than 5 W / cm 2 there is a problem that the nanowires cannot be synthesized because the melting and / or vaporization of the thin film deposited material does not occur, and if it exceeds 54 W / cm 2 , thin film deposition In the case of plastic substrates, since the substrate may bend, a problem may arise because the substrate can be heated up to the substrate rather than locally heated.

또한, 상기 전자기파의 방사 시간은 각 박막 증착된 물질에 따라 다르나 수초 내지 수십초일 수 있으며, 상기 전자기파의 방사 시간은 합성하고자 하는 나노와이어의 크기, 상기 박막 증착된 물질의 두께, 기판의 재료 등에 따라 달라질 수 있다. In addition, the radiation time of the electromagnetic wave may vary from several seconds to several tens of seconds depending on each thin film deposited material, and the radiation time of the electromagnetic wave may vary depending on the size of the nanowire to be synthesized, the thickness of the thin film deposited material, and the material of the substrate. Can vary.

본 발명에 따른 나노와이어 제조 방법에서는 종래 기술의 촉매를 사용하는 방법과 달리, 전자기파의 방사에 의해 증착 물질의 상층에서만 국부적 가열이 일어나므로 기판의 선택에 있어 전자기파(60)에 반응하지 않는 실리콘 기판, SiO2 기판, Al2O3 기판 뿐만 아니라, 폴리스티렌 기판, 폴리에틸렌 기판 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 기판을 포함하는 플라스틱 기판도 사용될 수 있다. In the nanowire manufacturing method according to the present invention, unlike the method using the catalyst of the prior art, since the local heating only occurs in the upper layer of the deposition material by the radiation of electromagnetic waves, the silicon substrate that does not respond to the electromagnetic wave 60 in the selection of the substrate As well as SiO 2 substrates, Al 2 O 3 substrates, plastic substrates including polystyrene substrates, polyethylene substrates or polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates can also be used.

또한, 본 발명은 상기 방법을 사용하여 제조된 나노와이어를 제공한다.The present invention also provides nanowires prepared using the method.

본 발명에 따라 제조된 나노와이어의 직경은 수 내지 수십 나노미터일 수 있으며, 상기 나노와이어의 길이는 수십나노미터 내지 수 마이크로미터일 수 있다. The diameter of the nanowires prepared according to the present invention may be several tens to tens of nanometers, and the length of the nanowires may be tens of nanometers to several micrometers.

본 발명에 따라 제조된 나노와이어는 크롬 나노와이어, 티타늄 나노와이어, 금 나노와이어, 니오븀 나노와이어, 알루미늄 나노와이어, 및 철 나노와이어를 포함한 금속 나노와이어; 및 상기 금속의 산화물, 질화물 및 황화물 나노와이어로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 또한 실리콘 나노와이어, 게르마늄 나노와이어 및 인듐 나노와이어를 포함한 비금속 나노와이어; 및 상기 비금속의 산화물, 질화물 및 황화물 나노와이어로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. Nanowires prepared according to the present invention include metal nanowires including chromium nanowires, titanium nanowires, gold nanowires, niobium nanowires, aluminum nanowires, and iron nanowires; And nonmetal nanowires including silicon nanowires, germanium nanowires, and indium nanowires, which may be selected from the group consisting of oxides, nitrides, and sulfide nanowires of the metal. And it may be selected from the group consisting of oxides, nitrides and sulfide nanowires of the nonmetal.

본 발명에 따른 나노와이어는 촉매를 사용없이 전자기파 방사에 의해서만 합성되므로 촉매 제거 공정과 같은 추가 공정이 필요치 않아 간단한 공정에 의해 제조될 수 있는 특징이 있다. Since the nanowires according to the present invention are synthesized only by electromagnetic radiation without using a catalyst, there is no need for an additional process such as a catalyst removal process, and thus the nanowires may be manufactured by a simple process.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 단, 본 발명이 다음 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기본 사상을 유지한 변형, 개조 등은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and variations, modifications, and the like that maintain the basic idea of the present invention are understood to be included in the scope of the present invention.

실시예Example

실시예 1Example 1

스퍼터(㈜성은진공에서 제조된 최대용량 300W의 4 타겟, RF/DC 플라즈마 혼용방식 스퍼터)를 이용하여 크롬을 유리 기판 위에 RF(radio frequency) 100W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 116.2분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 크롬 박막 물질을 전자기파 반응기(최대용량 2000W, 2.45GHz의 마그네트론에 의해 전자기파가 발생되어 반응기 챔버 내에서 성장 반응이 일어나는 방식의 전자기파 반응기로서, 상기 반응기 내의 진행과정은 도 2에 개략적으로 나타냄)로 도입하고 불활성 가스인 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 8W/cm2의 전자기파를 5초 동안 방사하여 크롬 나노와이어를 합성하였다. 도 3a의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 크롬 나노와이어를 나타낸다.Using sputter (Sungsung Inc.'s maximum capacity 300W 4-target, mixed RF / DC plasma sputter), the chromium was rotated at 500 rpm for 116.2 minutes while rotating chromium on a glass substrate at 100 rpm under 100W of RF (radio frequency). Deposited. The deposited chromium thin film material is an electromagnetic reactor in which electromagnetic waves are generated by a magnetron having a maximum capacity of 2000 W and a 2.45 GHz magnetron, and a growth reaction occurs in the reactor chamber. ) And an inert gas, argon gas, was passed through the reactor chamber for 5 minutes, and 8 W / cm 2 of electromagnetic waves were radiated for 5 seconds while continuing to pass the argon gas to synthesize chromium nanowires. The scanning electron micrograph of FIG. 3A shows chromium nanowires synthesized according to the present example.

실시예 2Example 2

상기 스퍼터를 이용하여 티타늄을 유리 기판 위에 RF 100W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 250분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 티타늄 박막 물질을 상기 전자기파 반응기에 도입하고 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 16W/cm2의 전자기파를 10초 동 안 방사하여 티타늄 나노와이어를 합성하였다. 도 3b의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 티타늄 나노와이어를 나타낸다.The sputter was used to deposit titanium at 500 nm for 250 minutes on a glass substrate while rotating at 100 rpm under RF 100W. By introducing the deposition of a titanium thin film material in the electromagnetic wave reactor and was passed through an argon gas into the reactor chamber for 5 minutes, while still passing through the argon gas emission should not move the electromagnetic waves of 16W / cm 2 10 sec titanium nanowires Synthesized. The scanning electron micrograph of FIG. 3b shows titanium nanowires synthesized according to the present example.

실시예 3Example 3

상기 스퍼터를 이용하여 금을 유리 기판 위에 RF 100W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 52분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 금 박막 물질을 상기 전자기파 반응기에 도입하고 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 16W/cm2의 전자기파를 5초 동안 방사하여 금 나노와이어를 합성하였다. 도 3c의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 금 나노와이어를 나타낸다.The sputter was used to deposit gold at 500 nm over 52 minutes on a glass substrate while rotating at 100 rpm under RF 100W. The deposited gold thin film material was introduced into the electromagnetic reactor, and argon gas was passed into the reactor chamber for 5 minutes, and then 16 W / cm 2 of electromagnetic wave was radiated for 5 seconds while continuously passing the argon gas to synthesize gold nanowires. It was. The scanning electron micrograph of FIG. 3C shows gold nanowires synthesized according to the present example.

실시예 4Example 4

상기 스퍼터를 이용하여 니오븀을 유리 기판 위에 RF 200W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 62.5분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 니오븀 박막 물질을 상기 전자기파 반응기에 도입하고 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 24W/cm2의 전자기파를 10초 동안 방사하여 니오븀 나노와이어를 합성하였다. 도 3d의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 니오븀 나노와이어를 나타낸다.The sputter was used to deposit niobium at 500 nm for 62.5 minutes on a glass substrate while rotating at 100 rpm under RF 200W. Niobium nanowires were synthesized by introducing the deposited niobium thin film material into the electromagnetic wave reactor, passing argon gas into the reactor chamber for 5 minutes, and radiating 24 W / cm 2 electromagnetic wave for 10 seconds while continuing to pass the argon gas. It was. The scanning electron micrograph of FIG. 3D shows niobium nanowires synthesized according to this example.

실시예 5Example 5

상기 스퍼터를 이용하여 알루미늄을 유리 기판 위에 RF 150W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 90분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 알루미늄 박막 물질을 상기 전자기파 반응기에 도입하고 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 16W/cm2의 전자기파를 10초 동안 방사하여 나노와이어를 합성하였다. 도 3e의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 알루미늄 나노와이어를 나타낸다.The sputter was used to deposit aluminum at 500 nm over 90 minutes on a glass substrate while rotating at 100 rpm with RF 150W. The deposited aluminum thin film material was introduced into the electromagnetic reactor, and argon gas was passed into the reactor chamber for 5 minutes, and then 16 W / cm 2 of electromagnetic wave was radiated for 10 seconds while the argon gas was continuously passed to synthesize nanowires. . The scanning electron micrograph of FIG. 3E shows aluminum nanowires synthesized according to the present embodiment.

실시예 6Example 6

상기 스퍼터를 이용하여 실리콘을 유리 기판 위에 RF 150W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 1332.8분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 실리콘 박막 물질을 상기 전자기파 반응기에 도입하고 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 24W/cm2의 전자기파를 120초 동안 방사하여 실리콘 나노와이어를 합성하였다. 도 3f의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 실리콘 나노와이어를 나타낸다.The sputter was used to deposit silicon at 500 nm for 1332.8 minutes on a glass substrate while rotating at 100 rpm with RF 150W. After introducing the deposited silicon thin film material into the electromagnetic wave reactor and passing argon gas into the reactor chamber for 5 minutes, the silicon nanowires were synthesized by radiating 24W / cm 2 electromagnetic wave for 120 seconds while continuing to pass the argon gas. It was. The scanning electron micrograph of FIG. 3F shows silicon nanowires synthesized according to the present embodiment.

실시예 7Example 7

스퍼터를 이용하여 크롬을 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 기판 (2 cm * 4 cm) 위에 RF 100W 조건으로 100 rpm으로 회전시키면서 116.2분 동안 500 nm로 증착시켰다. 상기 증착된 크롬 박막 물질을 전자기파 반응기에 인입하고 불활성 가스인 아르곤 가스를 5분 동안 반응기 챔버 내로 통과시킨후, 상기 아르곤 가스를 계속 통과시키면서 8W/cm2의 전자기파를 3초 동안 방사하여 크롬 나노와이어를 합성하였다. 도 3g의 주사전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 크롬 나노와이어를 나타내고, 도 3h의 투과전자현미경 사진은 본 실시예에 따라 합성된 크롬 나노와이 어를 나타낸다. 도 3h에 의하면 직경이 약 20 나노미터이고 길이가 약 200 나노미터인 나노와이어가 형성되었음을 확인할 수 있다.Sputter was used to deposit chromium on a polytetrafluoroethylene (PTFE) substrate (2 cm * 4 cm) at 500 nm for 116.2 minutes while rotating at 100 rpm with RF 100W conditions. The deposited chromium thin film material is introduced into the electromagnetic reactor, and argon gas, which is an inert gas, is passed into the reactor chamber for 5 minutes, followed by radiating 8 W / cm 2 of electromagnetic waves for 3 seconds while continuing to pass the argon gas. Was synthesized. The scanning electron micrograph of FIG. 3g shows the chromium nanowires synthesized according to the present embodiment, and the transmission electron micrograph of FIG. 3h shows the chromium nanowires synthesized according to the present embodiment. Referring to FIG. 3H, it can be seen that nanowires having a diameter of about 20 nanometers and a length of about 200 nanometers are formed.

상기 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 물질로부터 나노와이어를 합성할 경우에 있어서, 종래 기술의 촉매를 사용하지 않고도 적당한 조건의 전자기파 방사를 통해서 나노와이어를 합성할 수 있음을 확인하였다.As can be seen through the above embodiment, in the case of synthesizing the nanowires from the thin film material according to the present invention, it is possible to synthesize the nanowires through electromagnetic radiation under appropriate conditions without using a catalyst of the prior art. Confirmed.

본 발명은 나노와이어를 제조함에 있어 촉매를 사용하지 않고 전자기파 방사를 이용하여 나노와이어를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 나노와이어에 관한 것으로서, 촉매를 사용하지 않으므로 공정을 단순화시킬 수 있고, 전자기파의 선택적 국부가열이 가능해 기판의 제약이 없어 플라스틱과 같은 휠 수 있는 기판에도 적용이 가능하게 됨으로써 보다 다양한 분야에 응용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing nanowires using electromagnetic radiation without using a catalyst in the manufacture of nanowires and to nanowires produced by the present invention, which can simplify the process since no catalyst is used. Selective local heating is possible, so there is no limitation of the substrate, so that it can be applied to a flexible substrate such as plastic, and thus it can be applied to various fields.

상기에서 본 발명은 실시예를 중심으로 상세히 설명되었지만 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 자명하며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다. 따라서 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위 및 그 균등물에 의하여 정하여진다.Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims. Do. Therefore, the scope of the present invention is defined by the following claims and their equivalents.

Claims (15)

촉매를 사용하지 않고 전자기파 방사를 통해 기판 위의 박막 증착된 물질로부터 직접 나노와이어를 합성하는 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.A method for producing nanowires, comprising synthesizing nanowires directly from a thin film deposited material on a substrate via electromagnetic radiation without using a catalyst. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, (a) 박막 증착된 물질을 포함하는 기판을 전자기파 반응기에 인입하는 단계; (a) introducing a substrate comprising a thin film deposited material into an electromagnetic reactor; (b) 상기 반응기 내에 불활성 가스를 주입하여 반응기 내의 잔존 공기를 제거하는 단계; 및 (b) injecting an inert gas into the reactor to remove residual air in the reactor; And (c) 전자기파를 상기 기판에 박막 증착된 물질에 방사하여 나노와이어를 합성하는 단계(c) synthesizing nanowires by radiating electromagnetic waves onto a material deposited on the substrate; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.Nanowire manufacturing method comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 박막 증착된 물질이 금속, 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 황화물인 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.The thin film deposited material is a method of producing a nanowire, characterized in that the metal, metal oxide, metal nitride or metal sulfide. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 금속이 금, 티타늄, 니오븀, 알루미늄, 인듐 또는 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.Method for producing a nanowire, characterized in that the metal comprises gold, titanium, niobium, aluminum, indium or iron. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 박막 증착된 물질이 비금속, 비금속 산화물, 비금속 질화물 또는 비금속 황화물인 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.The method of manufacturing a nanowire, characterized in that the thin film deposited material is a nonmetal, a nonmetal oxide, a nonmetal nitride or a nonmetal sulfide. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 비금속이 실리콘 또는 게르마늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.Method for producing a nanowire, characterized in that the non-metal comprises silicon or germanium. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불활성 가스가 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.The method of producing a nanowire, characterized in that the inert gas is at least one selected from the group consisting of argon, helium and neon. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불활성 가스가 산소, 질소 또는 황화수소와 혼합 사용되는 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.The method of producing a nanowire, characterized in that the inert gas is used in combination with oxygen, nitrogen or hydrogen sulfide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판이 실리콘 기판, SiO2 기판, Al2O3 기판 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.The substrate is a silicon substrate, SiO 2 The method of manufacturing a nanowire, characterized in that the substrate, Al 2 O 3 substrate or a plastic substrate. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 플라스틱 기판이 폴리스티렌 기판, 폴리에틸렌 기판 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 기판인 것을 특징으로 하는 나노와이어의 제조 방법.The plastic substrate is a polystyrene substrate, polyethylene substrate or polytetrafluoroethylene substrate, characterized in that the manufacturing method of the nanowire. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 나노와이어.A nanowire manufactured by the method of any one of claims 1 to 8. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 나노와이어가 금속 나노와이어, 금속 산화물 나노와이어, 금속 질화물 나노와이어 또는 금속 황화물 나노와이어인 것을 특징으로 하는 나노와이어. The nanowires are metal nanowires, metal oxide nanowires, metal nitride nanowires or metal sulfide nanowires. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 금속이 크롬, 티타늄, 금, 니오븀, 알루미늄, 인듐 또는 철인 것을 특징으로 하는 나노와이어. Nanowire, characterized in that the metal is chromium, titanium, gold, niobium, aluminum, indium or iron. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 나노와이어가 비금속 나노와이어, 비금속 산화물 나노와이어, 비금속 질화물 나노와이어 또는 비금속 황화물 나노와이어인 것을 특징으로 하는 나노와이어. The nanowires are nonmetal nanowires, nonmetal oxide nanowires, nonmetal nitride nanowires or nonmetal sulfide nanowires. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 비금속이 실리콘 또는 게르마늄인 것을 특징으로 하는 나노와이어. Nanowire, characterized in that the nonmetal is silicon or germanium.
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