KR101388839B1 - Metal nanowire with carbon nanotube and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브를 이용하여 저온의 공정에서 손쉽게 제조가 가능하고 그 특성을 제어할 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 금속 나노와이어 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 금속 나노와이어의 제조방법은, 탄소나노튜브를 준비하는 단계, 탄소나노튜브를 코팅하고자 하는 금속을 함유하는 금속 소재와 함께 금속의 이온이 함유된 전해질 용액에 담그는 단계, 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 금속 소재를 양극에 연결한 후 직류 전원을 공급하여 탄소나노튜브의 외측 둘레에 전해질 용액에 함유된 금속을 석출시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 전도성을 갖는 탄소나노튜브를 베이스로 하여 탄소나노튜브에 금속층을 전기 도금함으로써, 저온 공정에서 손쉽게 대면적의 금속 나노와이어를 구현할 수 있다. The present invention relates to a metal nanowire using a carbon nanotube that can be easily manufactured in a low-temperature process using carbon nanotubes and to control its properties, and a method of manufacturing the same. Method for producing a metal nanowire according to the present invention, preparing carbon nanotubes, dipping carbon nanotubes in an electrolyte solution containing metal ions together with a metal material containing the metal to be coated, carbon nanotubes And connecting the metal material to the anode, supplying a DC power, and depositing the metal contained in the electrolyte solution around the outside of the carbon nanotubes. According to the present invention, a metal layer on the carbon nanotubes is electroplated on the basis of the conductive carbon nanotubes, thereby easily implementing a large-area metal nanowire in a low temperature process.

Description

탄소나노튜브를 이용한 금속 나노와이어 및 그 제조방법{Metal nanowire with carbon nanotube and method for manufacturing the same}Metal nanowires using carbon nanotubes and method for manufacturing the same {Metal nanowire with carbon nanotube and method for manufacturing the same}

본 발명은 나노와이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성을 갖는 탄소나노튜브의 외측 둘레에 금속층이 적층된 금속 나노와이어 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to nanowires, and more particularly, to a metal nanowire in which a metal layer is laminated around an outer periphery of a conductive carbon nanotube and a method of manufacturing the same.

최근에 나노미터 크기의 극미세 영역에서 새로운 물리 현상과 향상된 물질 특성을 나타내는 연구가 활발하게 이루어지면서 나노과학기술이 미래를 선도해 나갈 수 있는 과학기술로 부각되고 있다.In recent years, research on new physical phenomena and improved material properties has been actively conducted in the nanometer-sized micro-area, and nanotechnology is emerging as a technology that can lead the future.

나노기술은 나노물질을 다루는 분야로 거대분자(maccromolecule), 양자점(quantum dot)과 같은 영차원 나노입자, 나노와이어(nanowire), 나노막대(nanorod), 나노리본(nanoribbon) 등과 같은 직경이 100nm 이하의 일차원 구조의 나노물질 및 나노박막과 기타 100nm 이하의 나노구조물들로 분류된다. 이중 일차원 구조의 탄소나노튜브의 독특한 전기적 특성을 이용해서 전자소자를 조립하는 연구를 시작으로 일차원 구조의 나노물질이 새로운 전자 디바이스의 기본 빌딩블록이 될 수 있다는 가능성이 속속 입증되고 있다.Nanotechnology is a field that deals with nanomaterials, with nanodimensional nanoparticles such as macromolecules and quantum dots, nanowires, nanorods, and nanoribbons less than 100 nm in diameter. Nanomaterials and nano thin films of nanostructures and other nanostructures of less than 100nm. Beginning with the study of assembling electronic devices using the unique electrical properties of carbon nanotubes, the possibility of one-dimensional nanomaterials becoming the basic building blocks of new electronic devices is being demonstrated.

나노와이어, 나노벨트, 나노리본, 나노막대 등의 일차원 구조의 나노물질은 대단히 우수한 전기적, 광학적, 기계적, 열적 특성을 나타낸다. 이러한 일차원 구조의 나노물질은 그 응용성이 무한하여 미래의 스마트 소재로서 많은 각광을 받고 있고, 이를 응용한 새로운 개념의 입력 및 처리 장치뿐만 아니라, 센서, 전자회로, 인공근육, 인공신경 및 에너지 소자와 같은 전혀 새로운 개념의 정보교환 인터페이스에 대한 가능성이 확인되고 있다. 최근에는 탄소나노튜브를 응용한 라디오가 구현되었고, 나노와이어를 이용한 다양한 화학 및 바이오센서가 개발된 바 있다.One-dimensional nanomaterials such as nanowires, nanobelts, nanoribbons, and nanorods exhibit very good electrical, optical, mechanical, and thermal properties. This one-dimensional nanomaterial has a lot of spotlight as the smart material of the future because of its infinite applicability, as well as a new concept input and processing device, as well as sensors, electronic circuits, artificial muscle, artificial nerves and energy devices The possibility of an entirely new concept of information exchange interface is being identified. Recently, radios using carbon nanotubes have been implemented, and various chemical and biosensors using nanowires have been developed.

나노와이어를 이용하는 기술이 실용화되기 위해서는 많은 기술적 도전들을 극복해야 한다. 예컨대, 일차원 구조의 결정성장을 정밀하게 조절할 수 있는 합성기술, 합성된 일차원 나노물질의 물리적 특성을 지배하는 각종 파라미터와 물리적 특성과의 상관관계 정립, 나노와이어를 이용해서 다양한 나노 디바이스를 구현하는 소위 bottom-up 방식에 의한 조립기술 등은 나노와이어를 실용화하기 위해 해결해야하는 과제들이다.In order for the technology using nanowires to be put into practical use, many technical challenges must be overcome. For example, synthetic technology that can precisely control the growth of crystals in one-dimensional structure, establish correlation between various parameters and physical properties that govern the physical properties of synthesized one-dimensional nanomaterials, and so-called nanowires to implement various nano-devices The assembly technique by the bottom-up method is a problem to be solved to make the nanowires practical.

종래의 나노와이어의 성장은 주로 고온환경에서 이루어져 공정상의 어려움과 특성 제어의 어려움이 있었고, 최적의 특성을 갖는 나노소재들을 융합하여 사용할 수 있는 기술이 없어 나노소재의 다양한 특성을 원활하게 활용하기 어려운 문제가 있었다. 특히, 대표적인 일차원 구조의 나노물질인 탄소나노튜브는 뛰어난 물성과 구조로 인해 주목받고 있지만, 합성 과정에서 다른 원소가 함유되거나 끊어진 구조를 갖게 되기 쉬워 일정한 전도성을 확보하기 어려운 실정이다.The growth of conventional nanowires is mainly made in a high temperature environment, so there are difficulties in process and property control, and it is difficult to utilize various characteristics of nanomaterials smoothly because there is no technology that can be used to fuse nanomaterials with optimal characteristics. There was a problem. In particular, carbon nanotubes, which are representative one-dimensional nanomaterials, are attracting attention due to their excellent physical properties and structure, but are difficult to secure a constant conductivity because they are easily contained or broken in other elements during synthesis.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브를 금속으로 코팅함으로써 저온의 공정에서 손쉽게 제조가 가능하고, 그 특성을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 금속 나노와이어 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention can be easily manufactured in a low temperature process by coating the carbon nanotubes with a metal, metal nanowires using carbon nanotubes that can improve the characteristics And to provide a method for producing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 금속 나노와이어는, 탄소나노튜브와 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레를 감싸는 금속층을 포함한다.Metal nanowires according to the present invention for achieving the above object includes a carbon nanotube and a metal layer surrounding the outer periphery of the carbon nanotube.

상기 금속층은 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 일부를 감싸는 제 1 금속층과 상기 제 1 금속층과 이격되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 다른 일부를 감싸는 제 2 금속층을 포함할 수 있다.The metal layer may include a first metal layer surrounding a portion of the outer circumference of the carbon nanotubes and a second metal layer surrounding the other portion of the outer circumference of the carbon nanotube to be spaced apart from the first metal layer.

본 발명에 의한 금속 나노와이어는 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 배치되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 또다른 일부를 감싸는 반도체층을 더 포함할 수 있다.Metal nanowires according to the present invention may further include a semiconductor layer surrounding another portion of the outer periphery of the carbon nanotubes to be disposed between the first metal layer and the second metal layer.

본 발명에 의한 금속 나노와이어는 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 배치되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 또다른 일부를 감싸는 절연층을 더 포함할 수 있다.Metal nanowires according to the present invention may further include an insulating layer surrounding another portion of the outer periphery of the carbon nanotubes to be disposed between the first metal layer and the second metal layer.

상기 절연층은 금속 산화물로 이루어질 수 있다.The insulating layer may be made of a metal oxide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은, (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계, (b) 상기 탄소나노튜브를 코팅하고자 하는 금속을 함유하는 금속 소재와 함께 상기 금속의 이온이 함유된 전해질 용액에 담그는 단계, (c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 상기 전해질 용액에 함유된 상기 금속을 석출시키는 단계를 포함한다.Method for producing a metal nanowire according to an aspect of the present invention for achieving the above object, (a) preparing a carbon nanotube, (b) a metal material containing a metal to be coated with the carbon nanotube Dipping together the electrolyte solution containing the ion of the metal, (c) connecting the carbon nanotubes to the cathode and the metal material to the anode, and then supplying a DC power supply to the outer circumference of the carbon nanotubes. Depositing the metal contained in the electrolyte solution.

본 발명의 일측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, (d) 상기 금속이 석출되어 형성된 금속층의 외측 둘레 일부에 보호층을 코팅하는 단계, (e) 상기 보호층이 코팅되지 않은 상기 금속층의 다른 일부를 산화시켜 산화 금속층을 형성하는 단계, (f) 상기 보호층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Method of manufacturing a metal nanowire according to an aspect of the present invention after the step (c), (d) coating a protective layer on a portion of the outer circumference of the metal layer formed by depositing the metal, (e) the protective layer The method may further include oxidizing another part of the uncoated metal layer to form a metal oxide layer, and (f) removing the protective layer.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은, (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계, (b) 상기 탄소나노튜브의 일부를 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재와 함께 상기 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액에 담그는 단계, (c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브 일부의 외측 둘레에 상기 제 1 전해질 용액에 함유된 상기 제 1 금속을 석출시키는 단계를 포함한다.Method for producing a metal nanowire according to another aspect of the present invention for achieving the above object, (a) preparing a carbon nanotube, (b) a portion of the carbon nanotube containing a first metal first Dipping in a first electrolyte solution containing ions of the first metal together with a metal material, (c) connecting the carbon nanotubes to a cathode and the metal material to an anode, and then supplying a direct current power source to the carbon Depositing the first metal contained in the first electrolyte solution around an outer circumference of a portion of the nanotube.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, (d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층의 외측 둘레에 제 1 보호층을 형성하는 단계, (e) 상기 제 1 금속층 및 상기 제 1 보호층이 형성된 상기 탄소나노튜브를 제 2 금속을 함유하는 제 2 금속 소재와 함께 상기 제 2 금속의 이온이 함유된 제 2 전해질 용액에 담그는 단계, (f) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 제 2 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 제 1 보호층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 상기 제 2 전해질 용액에 함유된 상기 제 2 금속을 석출시키는 단계, (g) 상기 제 1 보호층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal nanowire, after (c), (d) forming a first protective layer around an outer circumference of a first metal layer formed by depositing the first metal, (e) Dipping the carbon nanotubes on which the first metal layer and the first protective layer are formed together with a second metal material containing a second metal in a second electrolyte solution containing ions of the second metal, (f) After the carbon nanotubes are connected to the cathode and the second metal material is connected to the anode, DC power is supplied to the second electrolyte solution in the outer circumference of the carbon nanotubes in which the first protective layer is not formed. The method may further include depositing the second metal, and (g) removing the first protective layer.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (f) 단계와 상기 (g) 단계 사이에 상기 제 2 금속이 석출되어 형성된 제 2 금속층을 산화시켜 산화 금속층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Method of manufacturing a metal nanowire according to another aspect of the present invention further comprises the step of oxidizing a second metal layer formed by depositing the second metal between the step (f) and (g) to form a metal oxide layer. can do.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 다른 일부 외측 둘레에 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal nanowire, in which, after step (c), a semiconductor layer is formed around the outer portion of another portion of the carbon nanotubes in which the first metal layer formed by depositing the first metal is not formed. It may further comprise the step.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a metal nanowire may include forming an insulating layer on an outer circumference of the carbon nanotube in which the first metal layer formed by depositing the first metal is not formed after the step (c). It may further include.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal nanowire, after the step (c), forming a semiconductor layer around an outer circumference of the carbon nanotube in which the first metal layer formed by depositing the first metal is not formed. It may further include.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, (d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 상기 제 1 금속층을 갖는 상기 탄소나노튜브를 뒤집어 상기 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 다른 일부를 제 2 금속을 함유하는 제 2 금속 소재와 함께 상기 제 2 금속의 이온이 함유된 제 2 전해질 용액에 담그는 단계, (e) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 제 2 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 제 2 전해질 용액에 침지된 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 상기 제 2 전해질 용액에 함유된 상기 제 2 금속을 석출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal nanowire, after the step (c), (d) the first metal layer is formed by inverting the carbon nanotube having the first metal layer formed by depositing the first metal. Immersing the other portion of the carbon nanotube, which is not present, in a second electrolyte solution containing ions of the second metal together with a second metal material containing a second metal, (e) connecting the carbon nanotube to a cathode And connecting the second metal material to the anode, and supplying a DC power to deposit the second metal contained in the second electrolyte solution around the outer circumference of the carbon nanotubes immersed in the second electrolyte solution. It may further include.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (e) 단계 이후, 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속이 석출되어 형성된 제 2 금속층의 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a metal nanowire may further include forming an insulating layer between the second metal layer formed by depositing the first metal layer and the second metal after the step (e). Can be.

본 발명의 다른 측면에 따른 금속 나노와이어의 제조방법은 상기 (e) 단계 이후, 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속이 석출되어 형성된 제 2 금속층의 사이에 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a metal nanowire may further include forming a semiconductor layer between the second metal layer formed by depositing the first metal layer and the second metal after the step (e). Can be.

본 발명은 전도성을 갖는 탄소나노튜브를 베이스로 하여 탄소나노튜브에 금속층을 전기 도금함으로써, 저온 공정에서 손쉽게 대면적의 금속 나노와이어를 구현할 수 있고, 금속 나노와이어의 두께를 수 nm에서 수백 nm의 균일한 두께로 조절할 수 있으며, 전도성이 양호한 금속 나노와이어를 제공할 수 있다.According to the present invention, by electroplating a metal layer on carbon nanotubes based on conductive carbon nanotubes, a large-area metal nanowire can be easily implemented in a low temperature process, and the thickness of the metal nanowires is several nm to several hundred nm. It can be adjusted to a uniform thickness, it can provide a metal nanowire with good conductivity.

또한 본 발명은 탄소나노튜브의 전기적 특성을 보완할 수 있는 금속 나노와이어를 제공할 수 있다.In another aspect, the present invention can provide a metal nanowire that can complement the electrical properties of the carbon nanotubes.

또한 본 발명은 각종 나노와이어 전자소자, 나노와이어 기반 투명 전자소자, 나노와이어 기반 유연 전자소자, 나노와이어 기반 투명전극, 나노와이어 기반 투명 안테나, 나노와이어 기반 열전소자, 나노와이어 기반 super capacitor, 나노와이어 기반 광학소자, 나노와이어 기반 에너지 소자 등 다양한 나노와이어 기반 디바이스 제조에 이용되어 나노와이어 응용 소자의 산업화에 기여할 수 있다.In addition, the present invention is a nanowire electronic device, nanowire-based transparent electronic device, nanowire-based flexible electronic device, nanowire-based transparent electrode, nanowire-based transparent antenna, nanowire-based thermoelectric element, nanowire-based super capacitor, nanowire It can be used to manufacture a variety of nanowire-based devices, such as based optical devices, nanowire-based energy devices, and contribute to the industrialization of nanowire application devices.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 금속 나노와이어를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 금속 나노와이어를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 금속 나노와이어를 제조하기 위한 전기 도금 공정을 나타낸 것이다.
도 4는 탄소나노튜브를 베이스로 하여 전기 도금하여 만든 실험예에 의한 금속 나노와이어의 SEM 이미지이다.
도 5는 탄소나노튜브의 외측 둘레에 세 개의 금속층이 형성된 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5에 나타낸 제조 과정 중 전기 도금 공정을 나타낸 것이다.
도 7은 탄소나노튜브의 외측 둘레에 두 개의 금속층과 금속 산화물층이 형성된 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.
도 8은 탄소나노튜브의 외측 둘레에 두 개의 금속층과 비금속층이 형성된 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.1 shows a metal nanowire according to an embodiment of the present invention.
2 shows a metal nanowire according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the electroplating process for producing a metal nanowire according to the present invention.
4 is an SEM image of a metal nanowire according to an experimental example made by electroplating a carbon nanotube as a base.
Figure 5 shows a process for producing a metal nanowire formed with three metal layers on the outer periphery of the carbon nanotubes.
6A to 6C illustrate an electroplating process in the manufacturing process shown in FIG. 5.
FIG. 7 illustrates a process of manufacturing a metal nanowire having two metal layers and a metal oxide layer formed on an outer circumference of a carbon nanotube.
FIG. 8 illustrates a process of manufacturing metal nanowires in which two metal layers and a nonmetal layer are formed on the outer circumference of carbon nanotubes.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 탄소나노튜브를 이용한 금속 나노와이어 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the metal nanowires using the carbon nanotubes and a method of manufacturing the same.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In describing the present invention, the sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated or simplified for clarity and convenience of explanation. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. These terms are to be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 금속 나노와이어를 나타낸 것이다.1 shows a metal nanowire according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시에에 의한 금속 나노와이어(10)는 탄소나노튜브(11)와 탄소나노튜브(11)의 외측 둘레를 감싸는 금속층(12)을 포함한다. 금속층(12)은 Au, Ag, Al, Pd 또는 그 이외의 다른 금속으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, the metal nanowire 10 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a carbon nanotube 11 and a metal layer 12 surrounding the outer circumference of the carbon nanotube 11. The metal layer 12 may be made of Au, Ag, Al, Pd or other metals.

잘 알려진 것과 같이, 탄소나노튜브는 뛰어난 물성과 구조로 인하여 전자정보통신, 환경, 에너지, 의약 분야로 산업적 응용성의 기대가 큰 소재이다. 탄소나노튜브는 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다고 알려져 있다. 탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말린 구조를 갖는다. 탄소나노튜브는 벽을 이루고 있는 결합수에 따라 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbonnanotube), 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube)로 구분될 수 있다. 본 발명에 있어서 탄소나노튜브(11)로는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 다발형 탄소나노튜브 등이 이용될 수 있다.As is well known, carbon nanotubes are expected to have high industrial applicability in the fields of electronic information communication, environment, energy, and medicine because of their excellent properties and structure. Carbon nanotubes are known to have similar electrical conductivity to copper, thermal conductivity to be the best diamond in nature, and 100 times stronger than steel. Carbon nanotubes have a structure in which a graphite sheet is rounded to a nano size diameter. Carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and bundles, depending on the number of bonds forming the wall. It can be divided into a type of carbon nanotube (rope carbon nanotube). In the present invention, as the carbon nanotubes 11, single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, bundled carbon nanotubes, and the like may be used.

그러나 탄소나노튜브는 합성 과정에서 다른 원소가 함유되거나 끊어진 구조를 갖게 되기 쉬워 실제로는 일정한 전도성을 확보하기 어려울 수 있다. 본 발명에 의한 금속 나노와이어(10)는 탄소나노튜브(11)를 전기 도금(electroplating)하여 그 외측 둘레에 금속층(12)이 형성된 것으로, 탄소나노튜브의 전도성 특성을 보완할 수 있고, 수 nm에서 수백 nm의 균일한 두께로 구현될 수 있다.However, carbon nanotubes may have a structure in which other elements are contained or broken during the synthesis process, so that it may be difficult to secure a certain conductivity. The metal nanowires 10 according to the present invention are electroplating carbon nanotubes 11 to form a metal layer 12 on the outer circumference thereof, and may complement the conductive characteristics of the carbon nanotubes, and may have a thickness of several nm. It can be implemented in a uniform thickness of several hundred nm.

전기 도금은 금속의 전기분해를 통해 도전체의 표면에 금속을 석출시킴으로써 도전체의 표면에 얇게 피막을 입히는 도금 방법이다. 본 발명은 이러한 전기 도금을 이용함으로써 저온 공정에서 손쉽게 금속 나노와이어(10)를 구현할 수 있고, 인가 전압 및 전류의 크기, 전해질 용액의 농도, 도금 시간 등을 제어함으로써 금속 나노와이어(10)의 두께를 다양하게 조절할 수 있다.Electroplating is a plating method in which a thin film is coated on the surface of a conductor by depositing a metal on the surface of the conductor through electrolysis of the metal. The present invention can easily implement the metal nanowire 10 in a low temperature process by using such electroplating, the thickness of the metal nanowire 10 by controlling the magnitude of the applied voltage and current, the concentration of the electrolyte solution, the plating time, etc. You can adjust variously.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 금속 나노와이어를 나타낸 것이다.2 shows a metal nanowire according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 금속 나노와이어(15)는 탄소나노튜브(16)와 탄소나노튜브(16)의 외측 둘레를 감싸는 제 1 금속층(17), 제 2 금속층(18) 및 비금속층(19)을 포함한다. 이러한 금속 나노와이어(15)는 기본적으로 탄소나노튜브(16)를 베이스로 하여 전기 도금 공정을 통해 제조될 수 있다.The metal nanowire 15 illustrated in FIG. 2 includes a first metal layer 17, a second metal layer 18, and a non-metal layer 19 surrounding the outer periphery of the carbon nanotubes 16 and the carbon nanotubes 16. Include. The metal nanowires 15 may be manufactured through an electroplating process based on the carbon nanotubes 16.

비금속층(19)은 반도체층이나 절연층일 수 있으며, 절연층은 산화 금속으로 이루어질 수 있다. 제 1 금속층(17) 및 제 2 금속층(18)은 전기 도금 공정을 통해 탄소나노튜브(16)의 외측 둘레에 각각 형성될 수 있고, 비금속층(19)은 전기 도금을 비롯한 각종 도금법, 여러가지 기상 증착법, 다양한 코팅법 등으로 제 1 금속층(17)과 제 2 금속층(18) 사이의 탄소나노튜브(16) 외측 둘레에 형성될 수 있다. The nonmetal layer 19 may be a semiconductor layer or an insulating layer, and the insulating layer may be made of a metal oxide. The first metal layer 17 and the second metal layer 18 may be formed on the outer periphery of the carbon nanotubes 16 through an electroplating process, and the nonmetal layer 19 may be formed by various plating methods including electroplating and various gas phases. The deposition method, various coating methods, or the like may be formed around the outer surface of the carbon nanotubes 16 between the first metal layer 17 and the second metal layer 18.

비금속층(19)이 절연층인 경우, 제 1 금속층(17) 및 제 2 금속층(18)과 같은 금속을 코팅한 후 이를 산화시켜 절연층을 형성할 수 있다. 또는 제 1 금속층(17)과 제 2 금속층(18)의 사이에 이들과 다른 금속을 코팅하고 이를 산화시킴으로써 절연층을 형성할 수도 있다. 금속의 산화는 열처리나 화학적 처리를 통해 이루어질 수 있다.When the non-metal layer 19 is an insulating layer, an insulating layer may be formed by coating a metal such as the first metal layer 17 and the second metal layer 18 and then oxidizing it. Alternatively, the insulating layer may be formed by coating and oxidizing another metal between the first metal layer 17 and the second metal layer 18. Oxidation of the metal can be accomplished through heat treatment or chemical treatment.

이러한 본 발명에 의한 금속 나노와이어는 각종 나노와이어 전자소자, 나노와이어 기반 투명 전자소자, 나노와이어 기반 유연 전자소자, 나노와이어 기반 투명전극, 나노와이어 기반 투명 안테나, 나노와이어 기반 열전소자, 나노와이어 기반 super capacitor, 나노와이어 기반 광학소자, 나노와이어 기반 에너지 소자 등 다양한 디바이스에 이용될 수 있다.The metal nanowires according to the present invention are various nanowire electronic devices, nanowire-based transparent electronic devices, nanowire-based flexible electronic devices, nanowire-based transparent electrodes, nanowire-based transparent antennas, nanowire-based thermoelectric devices, and nanowire-based devices. It can be used in various devices such as super capacitors, nanowire-based optical devices, and nanowire-based energy devices.

도 3은 본 발명에 의한 금속 나노와이어를 제조하기 위한 전기 도금 공정을 나타낸 것으로, 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.3 shows an electroplating process for manufacturing the metal nanowires according to the present invention. Referring to FIG. 3, the process of manufacturing the metal nanowires according to the present invention will be described below.

먼저, 탄소나노튜브(20)를 준비한다. 탄소나노튜브를 합성하는 방법은 공지된 다양한 방법이 이용될 수 있다. 탄소나노튜브를 합성하는 방법으로는 전기방사법(arc-discharge), 레이저증착법(laser vaporization)，열분해법(pyrolysis), CVD(chemical vapor deposition)법 등이 있고, CVD법으로는 DC 플라즈마 CVD법，RF 플라즈마 CVD법，마이크로파 플라즈마 CVD법 등이 있다.First, the carbon nanotubes 20 are prepared. As a method for synthesizing carbon nanotubes, various known methods may be used. The method of synthesizing carbon nanotubes includes arc-discharge, laser vaporization, pyrolysis, CVD (chemical vapor deposition), and the like. RF plasma CVD method, microwave plasma CVD method, and the like.

다음으로, 코팅하고자 하는 금속을 함유하는 금속 소재(21)와 코팅하고자 하는 금속의 이온이 함유된 전해질 용액(22)을 준비한다. 이후, 탄소나노튜브(20)에 음극(23)을 연결하고 금속 소재(21)에 양극(24)을 연결한 후, 이들을 전해질 용액(22)에 담근다. 도시된 것처럼 복수의 탄소나노튜브(20)를 하나의 템플레이트(template, 25)에 평행한 어레이(array)로 성장시키면, 다수의 탄소나노튜브(20)를 별도의 전도성 지지체에 결합하지 않고 전극에 연결할 수 있어 공정 시간을 줄이고 생산성을 높일 수 있다.Next, a metal material 21 containing a metal to be coated and an electrolyte solution 22 containing ions of a metal to be coated are prepared. Thereafter, the cathode 23 is connected to the carbon nanotubes 20 and the anode 24 is connected to the metal material 21, and then, these are immersed in the electrolyte solution 22. As shown in the drawing, when the plurality of carbon nanotubes 20 are grown in an array parallel to one template 25, the plurality of carbon nanotubes 20 may not be bonded to a separate conductive support. Connections can reduce process time and increase productivity.

다음으로, 전원공급장치(26)로 탄소나노튜브(20)와 금속 소재(21)에 직류 전원을 공급한다. 이때, 전해질 용액(22)에 침지된 탄소나노튜브(20)의 외측 둘레에 전해질 용액(22)에 함유된 금속이 석출되어 탄소나노튜브(20)의 외측 둘레에 금속층이 형성된다. Next, DC power is supplied to the carbon nanotubes 20 and the metal material 21 by the power supply device 26. At this time, the metal contained in the electrolyte solution 22 is deposited on the outer circumference of the carbon nanotube 20 immersed in the electrolyte solution 22 to form a metal layer on the outer circumference of the carbon nanotube 20.

이러한 전기 도금 공정을 통해 탄소나노튜브(20)에 다양한 금속이 코팅된 금속 나노와이어를 저비용으로 제조할 수 있다. 그리고 전기 도금 공정 중 인가 전압 및 전류의 크기, 전해질 용액의 농도, 도금 시간 등을 제어함으로써 만들어지는 금속 나노와이어의 두께를 수 nm에서 수백 nm로 조절할 수 있다.Through such an electroplating process, metal nanowires coated with various metals on the carbon nanotubes 20 may be manufactured at low cost. The thickness of the metal nanowires produced by controlling the magnitude of the applied voltage and current, the concentration of the electrolyte solution, the plating time, and the like during the electroplating process can be adjusted from several nm to several hundred nm.

도 4는 탄소나노튜브를 베이스로 하여 전기 도금 공정을 통해 제조한 실제 금속 나노와이어의 SEM 이미지이다.Figure 4 is an SEM image of the actual metal nanowires prepared by the electroplating process based on carbon nanotubes.

도 4의 (a)는 전기 도금 전의 탄소나노튜브를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 나타낸 탄소나노튜브를 전기 도금하여 제조한 금속 나노와이어를 나타낸 것이다. 이러한 실험예에 의한 금속 나노와이어는 CVD법으로 성장시킨 탄소나노튜브 어레이를 황산구리 용액에서 대략 3V의 전압과 10mA의 전류를 인가하여 5 ~ 10초 동안 도금한 것이다.4 (a) shows carbon nanotubes before electroplating, and FIG. 4 (b) shows metal nanowires prepared by electroplating the carbon nanotubes shown in FIG. 4 (a). The metal nanowires according to the experimental example were plated for 5 to 10 seconds on a carbon nanotube array grown by CVD by applying a voltage of approximately 3V and a current of 10 mA in a copper sulfate solution.

도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 금속 나노와이어를 제조하는 다양한 제조 공정을 나타낸 것으로, 이하에서는 이들 도면을 참조하여 본 발명에 의한 금속 나노와이어를 제조하는 다양한 방법에 대하여 설명한다.5 to 8 illustrate various manufacturing processes for manufacturing the metal nanowires according to the present invention. Hereinafter, various methods for manufacturing the metal nanowires according to the present invention will be described with reference to these drawings.

먼저, 도 5 내지 도 6c에 도시된 제조 공정을 살펴보면 다음과 같다. 여기에서 도 5는 탄소나노튜브의 외측 둘레에 세 개의 금속층이 형성된 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 나타낸 것이고, 도 6a 내지 도 6c는 도 5에 나타낸 제조 과정 중 전기 도금 공정을 나타낸 것이다.First, the manufacturing process illustrated in FIGS. 5 to 6C will be described. Here, FIG. 5 illustrates a process of manufacturing metal nanowires in which three metal layers are formed on an outer circumference of the carbon nanotubes, and FIGS. 6A to 6C illustrate an electroplating process of the manufacturing process illustrated in FIG. 5.

먼저, 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이 탄소나노튜브(30)를 준비하고, 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이 탄소나노튜브(30) 일부의 외측 둘레에 제 1 금속층(31)을 전기 도금 공정을 통해 코팅한다. 제 1 금속층(31)을 코팅하는 방법은 도 6a에 나타낸 것과 같다. 도 6a를 참조하면, 탄소나노튜브(30)를 음극(23)이 연결된 전도성 지지체(38)에 결합하고, 탄소나노튜브(30)의 일부를 코팅하고자 하는 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재(40)와 함께 코팅하고자 하는 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액(41)에 담근다. 이때 제 1 금속 소재(40)에는 양극(24)을 연결하고, 전원공급장치(26)를 이용하여 직류 전원을 공급하여 탄소나노튜브(30) 일부의 외측 둘레에 제 1 금속을 석출시킨다.First, as illustrated in FIG. 5A, the carbon nanotubes 30 are prepared, and as shown in FIG. 5B, the first metal layer 31 is formed around the outside of the carbon nanotubes 30. ) Is coated via an electroplating process. The method of coating the first metal layer 31 is as shown in FIG. 6A. Referring to FIG. 6A, the carbon nanotubes 30 are bonded to the conductive support 38 to which the cathode 23 is connected, and the first metal material containing the first metal to coat a portion of the carbon nanotubes 30. Soak in the first electrolyte solution 41 containing the ions of the first metal to be coated with (40). In this case, the anode 24 is connected to the first metal material 40, and the DC power is supplied using the power supply device 26 to deposit the first metal on the outer circumference of a portion of the carbon nanotube 30.

다음으로, 도 5의 (c)에 도시된 것과 같이 제 1 금속층(31)의 외측 둘레에 제 1 보호층(32)을 형성한다. 여기에서 제 1 보호층(32)은 포토레지스트와 같은 절연체로 이루어지는 것으로, 공지된 다양한 코팅법으로 형성될 수 있다. 제 1 보호층(32)의 형성 후, 도 5의 (d)에 도시된 것과 같이 제 1 보호층(32)이 형성되지 않은 탄소나노튜브(30)의 다른 일부에 제 2 금속층(33)을 형성한다. 제 2 금속층(33)은 도 6b에 도시된 것과 같은 전기 도금 공정을 통해 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 5C, the first protective layer 32 is formed around the outer circumference of the first metal layer 31. Here, the first protective layer 32 is made of an insulator such as a photoresist, and may be formed by various known coating methods. After the formation of the first protective layer 32, as shown in (d) of FIG. 5, the second metal layer 33 is placed on another part of the carbon nanotubes 30 on which the first protective layer 32 is not formed. Form. The second metal layer 33 may be formed through an electroplating process as shown in FIG. 6B.

도 6b를 참조하면, 탄소나노튜브(30)를 음극(23)이 연결된 전도성 지지체(38)에 결합하고, 탄소나노튜브(30)의 일부를 코팅하고자 하는 제 2 금속을 함유하는 제 2 금속 소재(42)와 함께 코팅하고자 하는 제 2 금속의 이온이 함유된 제 2 전해질 용액(43)에 담근다. 제 2 금속 소재(42)에는 양극(24)을 연결하고 전원공급장치(26)를 이용하여 직류 전원을 공급하면 탄소나노튜브(30)의 외측 둘레에 제 2 금속이 석출되어 제 2 금속층(33)이 형성된다. 이때 제 1 금속층(31)은 제 1 보호층(32)에 덮여 있고 제 1 보호층(32)은 절연체로 이루어져 제 1 금속층(31) 및 제 1 보호층(32)에는 제 2 금속이 석출되지 않는다.Referring to FIG. 6B, the carbon nanotube 30 is bonded to the conductive support 38 to which the cathode 23 is connected, and a second metal material containing a second metal to coat a portion of the carbon nanotube 30 is present. Soak in 42 with the second electrolyte solution 43 containing the ions of the second metal to be coated. When the anode 24 is connected to the second metal material 42 and the DC power is supplied using the power supply device 26, the second metal is deposited on the outer circumference of the carbon nanotubes 30, so that the second metal layer 33 is formed. ) Is formed. At this time, the first metal layer 31 is covered by the first protective layer 32 and the first protective layer 32 is made of an insulator, so that the second metal is not deposited on the first metal layer 31 and the first protective layer 32. Do not.

다음으로, 도 5의 (e) 및 (f)에 도시된 것과 같이 제 2 금속층(33)의 외측 둘레에 제 2 보호층(34)을 형성하고, 금속층(31)(33)이 형성되지 않은 탄소나노튜브(30)의 외측 둘레에 제 3 금속층(35)을 형성한다. 여기에서, 제 2 보호층(34)은 제 1 보호층(32)과 같은 절연체로 이루어질 수 있고, 제 3 금속층(35)은 도 6c에 도시된 것과 같은 전기 도금 공정을 통해 형성할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 5E and 5F, the second protective layer 34 is formed on the outer circumference of the second metal layer 33, and the metal layers 31 and 33 are not formed. The third metal layer 35 is formed on the outer circumference of the carbon nanotubes 30. Here, the second protective layer 34 may be made of an insulator such as the first protective layer 32, and the third metal layer 35 may be formed through an electroplating process as shown in FIG. 6C.

도 6c를 참조하면, 탄소나노튜브(30)를 음극(23)이 연결된 전도성 지지체(38)에 결합하고, 탄소나노튜브(30)를 코팅하고자 하는 제 3 금속을 함유하는 제 3 금속 소재(44)와 함께 코팅하고자 하는 제 3 금속의 이온이 함유된 제 3 전해질 용액(45)에 담근다. 제 3 금속 소재(44)에는 양극(24)을 연결하고 전원공급장치(26)를 이용하여 직류 전원을 공급하면 제 1 보호층(32) 및 제 2 보호층(34)이 형성되지 않은 탄소나노튜브(30)의 외측 둘레에 제 3 금속이 석출되어 제 3 금속층(35)이 형성된다. 이때 절연체인 제 1 보호층(32) 및 제 2 보호층(34)에는 제 3 금속이 석출되지 않는다.Referring to FIG. 6C, the carbon nanotubes 30 are bonded to the conductive support 38 to which the cathode 23 is connected, and the third metal material 44 containing the third metal to be coated with the carbon nanotubes 30. ) Is immersed in the third electrolyte solution 45 containing the ions of the third metal to be coated. When the anode 24 is connected to the third metal material 44 and the DC power is supplied using the power supply device 26, the carbon nanoparticles in which the first protective layer 32 and the second protective layer 34 are not formed are formed. The third metal is deposited around the outer circumference of the tube 30 to form the third metal layer 35. At this time, the third metal does not precipitate in the first protective layer 32 and the second protective layer 34, which are insulators.

다음으로, 도 5의 (g)에 도시된 것과 같이, 제 1 보호층(32) 및 제 2 보호층(34)을 제거하면 탄소나노튜브(30)의 외측 둘레에 제 1 금속층(31), 제 2 금속층(33) 및 제 3 금속층(35)이 코팅된 금속 나노와이어(36)를 얻을 수 있다. 제 1 보호층(32)과 제 2 보호층(34)의 제거는 각종 에칭법 등 다양한 방법이 이용될 수 있다. 여기에서, 제 1 금속층(31)과 제 3 금속층(35)은 같은 금속으로 이루어질 수 있다.Next, as shown in (g) of FIG. 5, when the first protective layer 32 and the second protective layer 34 are removed, the first metal layer 31, The metal nanowires 36 coated with the second metal layer 33 and the third metal layer 35 may be obtained. The first protective layer 32 and the second protective layer 34 may be removed by various methods such as various etching methods. Here, the first metal layer 31 and the third metal layer 35 may be made of the same metal.

한편, 제 1 금속층(31)과 제 3 금속층(35)의 사이에는 제 2 금속층(33) 대신 다양한 반도체 물질로 이루어지는 반도체층이나 다양한 절연 물질로 이루어지는 절연층이 형성될 수 있다. 제 1 금속층(31)과 제 3 금속층(35) 사이에 절연층을 형성하는 경우, 제 1 금속층(31)과 제 3 금속층(35) 사이에 금속층을 형성한 후 이를 산화시켜 산화 금속층으로 만들거나, 다른 공정을 통해 절연층을 형성할 수 있다.Meanwhile, a semiconductor layer made of various semiconductor materials or an insulating layer made of various insulating materials may be formed between the first metal layer 31 and the third metal layer 35 instead of the second metal layer 33. When an insulating layer is formed between the first metal layer 31 and the third metal layer 35, a metal layer is formed between the first metal layer 31 and the third metal layer 35 and then oxidized to form a metal oxide layer. The insulating layer can be formed through another process.

도 7은 탄소나노튜브의 외측 둘레에 두 개의 금속층과 금속 산화물층이 형성된 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.FIG. 7 illustrates a process of manufacturing a metal nanowire having two metal layers and a metal oxide layer formed on an outer circumference of a carbon nanotube.

먼저, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 같이 탄소나노튜브(50)를 준비하고, 전기 도금 공정을 통해 탄소나노튜브(50)의 외측 둘레에 금속층(51)을 형성한다. 다음으로, 도 7의 (c)에 도시된 것과 같이 금속층(51)의 외측 둘레에 두 개의 보호층(52)을 상호 이격되도록 형성한다. 보호층(52)은 포토레지스트와 같은 절연체로 이루어질 수 있고 다양한 코팅법으로 형성될 수 있다.First, as illustrated in FIGS. 7A and 7B, the carbon nanotubes 50 are prepared, and a metal layer 51 is formed on the outer circumference of the carbon nanotubes 50 through an electroplating process. Next, as shown in FIG. 7C, the two protective layers 52 are formed to be spaced apart from each other around the outer circumference of the metal layer 51. The protective layer 52 may be made of an insulator such as a photoresist and may be formed by various coating methods.

다음으로, 도 7의 (d)에 도시된 것과 같이 보호층(52)으로 덮이지 않은 금속층(51)을 산화시켜 산화 금속층(53)을 형성한다. 금속층(51)을 산화시키는 방법으로 열처리나 화학적 처리가 이용될 수 있다. 마지막으로, 도 7의 (e)에 도시된 것과 같이, 보호층(52)을 제거하면 두 개의 금속층(51) 사이에 산화 금속층(53)이 마련된 금속 나노와이어(54)를 얻을 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 7D, the metal layer 51 not covered with the protective layer 52 is oxidized to form the metal oxide layer 53. As a method of oxidizing the metal layer 51, heat treatment or chemical treatment may be used. Finally, as shown in FIG. 7E, when the protective layer 52 is removed, the metal nanowires 54 in which the metal oxide layer 53 is provided between the two metal layers 51 may be obtained.

도 8은 탄소나노튜브의 외측 둘레에 두 개의 금속층과 비금속층이 형성된 금속 나노와이어를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.FIG. 8 illustrates a process of manufacturing metal nanowires in which two metal layers and a nonmetal layer are formed on the outer circumference of carbon nanotubes.

먼저, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 같이 탄소나노튜브(60)를 준비하고, 전기 도금 공정을 통해 탄소나노튜브(60) 일부의 외측 둘레에 제 1 금속층(61)을 형성한다. 다음으로, 도 8의 (c)에 도시된 것과 같이 전기 도금 공정을 통해 탄소나노튜브(60)의 다른 일부 외측 둘레에 제 2 금속층(62)을 제 1 금속층(61)과 이격되도록 형성한다. 제 2 금속층(62)은 제 1 금속층(61)이 형성된 탄소나노튜브(60)를 뒤집어 제 1 금속층(61)이 형성되지 않은 탄소나노튜브(60)의 일부를 전해질 용액에 침지시킴으로써 형성할 수 있다. 제 2 금속층(62)은 제 1 금속층(61)과 같은 금속 또는 다른 금속으로 이루어질 수 있다.First, as shown in FIGS. 8A and 8B, the carbon nanotubes 60 are prepared, and the first metal layer 61 is disposed around the outer circumference of a portion of the carbon nanotubes 60 through an electroplating process. Form. Next, as shown in FIG. 8C, the second metal layer 62 is formed to be spaced apart from the first metal layer 61 around the outer portion of the other part of the carbon nanotube 60 through an electroplating process. The second metal layer 62 may be formed by inverting the carbon nanotubes 60 in which the first metal layer 61 is formed and immersing a portion of the carbon nanotubes 60 in which the first metal layer 61 is not formed in the electrolyte solution. have. The second metal layer 62 may be made of the same metal as the first metal layer 61 or another metal.

다음으로, 도 8의 (d) 및 (e)에 도시된 것과 같이 제 1 금속층(61)과 제 2 금속층(62) 각각의 외측 둘레에 보호층(63)을 형성하고, 제 1 금속층(61)과 제 2 금속층(62) 사이에 비금속층(64)을 형성한다. 여기에서 비금속층(64)은 반도체층잊나 절연층일 수 있으며, 다양한 기상 증착법이나 코팅법을 통해 형성될 수 있다. 마지막으로 도 8의 (f)에 도시된 것과 같이 제 1 금속층(61) 및 제 2 금속층(62)의 외측 둘레에 형성된 보호층(63)을 제거하면 두 개의 금속층(61)(62) 사이에 비금속층(64)이 형성된 금속 나노와이어(65)를 얻을 수 있다.Next, as shown in FIGS. 8D and 8E, a protective layer 63 is formed around the outer circumference of each of the first metal layer 61 and the second metal layer 62, and the first metal layer 61 is formed. ) And the non-metallic layer 64 is formed between the second metal layer 62. The nonmetal layer 64 may be a semiconductor layer or an insulating layer, and may be formed by various vapor deposition or coating methods. Finally, as shown in FIG. 8F, the protective layer 63 formed around the outer circumference of the first metal layer 61 and the second metal layer 62 is removed, and the two metal layers 61 and 62 are separated from each other. The metal nanowires 65 on which the nonmetal layer 64 is formed can be obtained.

도 8의 (e)에 도시된 것과 같이 기상 증착법이나 코팅법으로 탄소나노튜브(60)의 금속층(61)(62)이 형성되지 않은 일부에 비금속층(64)을 형성하는 과정에서 보호층(63)에 비금속층(64)을 구성하는 비금속 물질이 코팅될 수 있다. 그러나 이러한 코팅물은 보호층(63)을 제거할 때 보호층(63)과 함께 제거할 수 있다.As shown in (e) of FIG. 8, a protective layer may be formed in a process of forming a non-metal layer 64 on a portion where the metal layers 61 and 62 of the carbon nanotubes 60 are not formed by vapor deposition or coating. 63 may be coated with a nonmetallic material constituting the nonmetallic layer 64. However, this coating may be removed together with the protective layer 63 when the protective layer 63 is removed.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, these modifications and variations are intended to fall within the scope of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

10, 15, 36, 54, 65 : 금속 나노와이어
11, 16, 20, 30, 50, 60 : 탄소나노튜브
12, 17, 18, 31, 33, 35, 51, 61, 62 : 금속층
19, 64 : 비금속층 21, 40, 42, 44 : 금속 소재
22, , 41, 43, 45 : 전해질 용액 23 : 음극
24 : 양극 25 : 템플레이트
26 : 전원공급장치 38 : 전도성 지지체
32, 34, 52, 63 : 보호층 10, 15, 36, 54, 65: metal nanowires
11, 16, 20, 30, 50, 60: carbon nanotubes
12, 17, 18, 31, 33, 35, 51, 61, 62: metal layer
19, 64: nonmetallic layers 21, 40, 42, 44: metal materials
22, 41, 43, 45: electrolyte solution 23: negative electrode
24: anode 25: template
26: power supply device 38: conductive support
32, 34, 52, 63: protective layer

Claims (16)

탄소나노튜브;
상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 일부를 감싸는 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층과 이격되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 다른 일부를 감싸는 제 2 금속층을 구비하는 금속층; 및
상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 배치되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 또 다른 일부를 감싸는 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어.Carbon nanotubes;
A metal layer having a first metal layer surrounding a portion of an outer circumference of the carbon nanotubes, and a second metal layer surrounding another portion of the outer circumference of the carbon nanotubes so as to be spaced apart from the first metal layer; And
And a semiconductor layer surrounding another portion of the outer circumference of the carbon nanotube to be disposed between the first metal layer and the second metal layer. 삭제delete 삭제delete 탄소나노튜브; 및
상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 일부를 감싸는 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층과 이격되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 다른 일부를 감싸는 제 2 금속층을 구비하는 금속층; 및
상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 배치되도록 상기 탄소나노튜브 외측 둘레의 또 다른 일부를 감싸는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어.Carbon nanotubes; And
A metal layer having a first metal layer surrounding a portion of an outer circumference of the carbon nanotubes, and a second metal layer surrounding another portion of the outer circumference of the carbon nanotubes so as to be spaced apart from the first metal layer; And
And an insulating layer surrounding another portion of the outer circumference of the carbon nanotube to be disposed between the first metal layer and the second metal layer. 제 4 항에 있어서,
상기 절연층은 금속 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어.5. The method of claim 4,
The insulating layer is a metal nanowire, characterized in that made of a metal oxide. (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
(b) 상기 탄소나노튜브를 코팅하고자 하는 금속을 함유하는 금속 소재와 함께 상기 금속의 이온이 함유된 전해질 용액에 담그는 단계;
(c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 상기 전해질 용액에 함유된 상기 금속을 석출시키는 단계;
(d) 상기 금속이 석출되어 형성된 금속층의 외측 둘레 일부에 보호층을 코팅하는 단계;
(e) 상기 보호층이 코팅되지 않은 상기 금속층의 다른 일부를 산화시켜 산화 금속층을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 보호층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.(a) preparing carbon nanotubes;
(b) dipping the carbon nanotubes in an electrolyte solution containing ions of the metal together with a metal material containing the metal to be coated;
(c) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and the metal material to the positive electrode, and then supplying a direct current power to deposit the metal contained in the electrolyte solution around the outside of the carbon nanotubes;
(d) coating a protective layer on a portion of the outer circumference of the metal layer formed by depositing the metal;
(e) oxidizing another portion of the metal layer that is not coated with the protective layer to form a metal oxide layer; And
(f) removing the protective layer. 삭제delete (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
(b) 상기 탄소나노튜브의 일부를 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재와 함께 상기 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액에 담그는 단계; 및
(c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브 일부의 외측 둘레에 상기 제 1 전해질 용액에 함유된 상기 제 1 금속을 석출시키는 단계;
(d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층의 외측 둘레에 제 1 보호층을 형성하는 단계;
(e) 상기 제 1 금속층 및 상기 제 1 보호층이 형성된 상기 탄소나노튜브를 제 2 금속을 함유하는 제 2 금속 소재와 함께 상기 제 2 금속의 이온이 함유된 제 2 전해질 용액에 담그는 단계;
(f) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 제 2 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 제 1 보호층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 상기 제 2 전해질 용액에 함유된 상기 제 2 금속을 석출시키는 단계; 및
(g) 상기 제 1 보호층을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.(a) preparing carbon nanotubes;
(b) dipping a portion of the carbon nanotubes together with a first metal material containing a first metal in a first electrolyte solution containing ions of the first metal; And
(c) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and the metal material to the positive electrode, and then supplying a DC power to precipitate the first metal contained in the first electrolyte solution around the outside of the portion of the carbon nanotubes. Making a step;
(d) forming a first protective layer around an outer circumference of the first metal layer formed by depositing the first metal;
(e) dipping the carbon nanotubes on which the first metal layer and the first protective layer are formed together with a second metal material containing a second metal in a second electrolyte solution containing ions of the second metal;
(f) connecting the carbon nanotubes to the cathode and the second metal material to the anode, and then supplying a DC power supply to the outer periphery of the carbon nanotubes on which the first protective layer is not formed. Depositing the second metal contained in the solution; And
(g) removing the first protective layer; the method of manufacturing metal nanowires further comprising. 삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 (f) 단계와 상기 (g) 단계 사이에 상기 제 2 금속이 석출되어 형성된 제 2 금속층을 산화시켜 산화 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.The method of claim 8,
And oxidizing the second metal layer formed by depositing the second metal between the step (f) and the step (g) to form a metal oxide layer. (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
(b) 상기 탄소나노튜브의 일부를 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재와 함께 상기 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액에 담그는 단계;
(c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브 일부의 외측 둘레에 상기 제 1 전해질 용액에 함유된 상기 제 1 금속을 석출시키는 단계; 및
(d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 다른 일부 외측 둘레에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.(a) preparing carbon nanotubes;
(b) dipping a portion of the carbon nanotubes together with a first metal material containing a first metal in a first electrolyte solution containing ions of the first metal;
(c) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and the metal material to the positive electrode, and then supplying a DC power to precipitate the first metal contained in the first electrolyte solution around the outside of the portion of the carbon nanotubes. Making a step; And
(d) forming a semiconductor layer around the outer side of the other part of the carbon nanotubes on which the first metal layer formed by depositing the first metal is not formed. (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
(b) 상기 탄소나노튜브의 일부를 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재와 함께 상기 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액에 담그는 단계;
(c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브 일부의 외측 둘레에 상기 제 1 전해질 용액에 함유된 상기 제 1 금속을 석출시키는 단계; 및
(d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.(a) preparing carbon nanotubes;
(b) dipping a portion of the carbon nanotubes together with a first metal material containing a first metal in a first electrolyte solution containing ions of the first metal;
(c) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and the metal material to the positive electrode, and then supplying a DC power to precipitate the first metal contained in the first electrolyte solution around the outside of the portion of the carbon nanotubes. Making a step; And
and (d) forming an insulating layer around the outer circumference of the carbon nanotubes in which the first metal layer formed by depositing the first metal is not formed. (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
(b) 상기 탄소나노튜브의 일부를 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재와 함께 상기 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액에 담그는 단계;
(c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브 일부의 외측 둘레에 상기 제 1 전해질 용액에 함유된 상기 제 1 금속을 석출시키는 단계; 및
(d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.(a) preparing carbon nanotubes;
(b) dipping a portion of the carbon nanotubes together with a first metal material containing a first metal in a first electrolyte solution containing ions of the first metal;
(c) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and the metal material to the positive electrode, and then supplying a DC power to precipitate the first metal contained in the first electrolyte solution around the outside of the portion of the carbon nanotubes. Making a step; And
(d) forming a semiconductor layer around the outer periphery of the carbon nanotubes on which the first metal layer formed by depositing the first metal is not formed. (a) 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
(b) 상기 탄소나노튜브의 일부를 제 1 금속을 함유하는 제 1 금속 소재와 함께 상기 제 1 금속의 이온이 함유된 제 1 전해질 용액에 담그는 단계;
(c) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 탄소나노튜브 일부의 외측 둘레에 상기 제 1 전해질 용액에 함유된 상기 제 1 금속을 석출시키는 단계; 및
(d) 상기 제 1 금속이 석출되어 형성된 상기 제 1 금속층을 갖는 상기 탄소나노튜브를 뒤집어 상기 제 1 금속층이 형성되지 않은 상기 탄소나노튜브의 다른 일부를 제 2 금속을 함유하는 제 2 금속 소재와 함께 상기 제 2 금속의 이온이 함유된 제 2 전해질 용액에 담그는 단계;
(e) 상기 탄소나노튜브를 음극에 연결하고 상기 제 2 금속 소재를 양극에 연결한 후, 직류 전원을 공급하여 상기 제 2 전해질 용액에 침지된 상기 탄소나노튜브의 외측 둘레에 상기 제 2 전해질 용액에 함유된 상기 제 2 금속을 석출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.(a) preparing carbon nanotubes;
(b) dipping a portion of the carbon nanotubes together with a first metal material containing a first metal in a first electrolyte solution containing ions of the first metal;
(c) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and the metal material to the positive electrode, and then supplying a DC power to precipitate the first metal contained in the first electrolyte solution around the outside of the portion of the carbon nanotubes. Making a step; And
(d) inverting the carbon nanotubes having the first metal layer formed by depositing the first metal so that another part of the carbon nanotubes in which the first metal layer is not formed is formed of a second metal material containing a second metal; Dipping together in a second electrolyte solution containing ions of the second metal;
(e) connecting the carbon nanotubes to the negative electrode and connecting the second metal material to the positive electrode, and then supplying a DC power supply to the outer periphery of the carbon nanotubes immersed in the second electrolyte solution. And depositing the second metal contained in the metal nanowire. 제 14 항에 있어서,
상기 (e) 단계 이후,
(f) 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속이 석출되어 형성된 제 2 금속층의 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.15. The method of claim 14,
After the step (e)
(f) forming an insulating layer between the first metal layer and the second metal layer formed by depositing the second metal. 제 14 항에 있어서,
상기 (e) 단계 이후,
(f) 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속이 석출되어 형성된 제 2 금속층의 사이에 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노와이어의 제조방법.15. The method of claim 14,
After the step (e)
(f) forming a semiconductor layer between the first metal layer and the second metal layer formed by depositing the second metal.
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