KR20090129579A - Method for fabricating silicon nanowires - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a silicon nanowire is provided to produce a silicon nanowire of high quality massively by simple process and to lower the manufacturing cost. CONSTITUTION: A method for manufacturing a silicon nanowire comprises the steps of (110) setting ultrapure water at a certain temperature; (120) providing a catalyst to the ultrapure water; (130) providing a silicon nanowire raw material to the ultrapure water; and (150) growing the silicon nanowire from the silicon nanowire raw material. The certain temperature is within 70°C - 100°C.

Description

실리콘 나노와이어 제조방법{METHOD FOR FABRICATING SILICON NANOWIRES}Silicon nanowire manufacturing method {METHOD FOR FABRICATING SILICON NANOWIRES}

본 발명은 실리콘 나노와이어 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용액법으로 실리콘 나노와이어를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing silicon nanowires, and more particularly, to a method for producing silicon nanowires by a solution method.

최근 실리콘 나노와이어는 각종 센서 및 전자소자로서 활용도가 높아지고 있다. 그렇지만, 실리콘 나노와이어를 제조 공정상 쉬우면서 비교적 저렴하게 만들기가 어렵다는 한계가 있는 것이 종래이다. 이에 대한 해결책의 하나로서 기판 상에 실리콘 나노점을 갖는 박막을 형성하고, 실리콘 나노점을 핵생성층으로 하여 실리콘 나노와이어를 성장시키는 방법이 제안된 바 있었다. 이 방법은 비교적 용이하게 고밀도의 실리콘 나노와이어를 제조할 수 있는 것으로 평가된다.Recently, silicon nanowires have been increasingly utilized as various sensors and electronic devices. However, there is a conventional limitation that it is difficult to make silicon nanowires relatively easy and relatively inexpensive in the manufacturing process. As a solution to this problem, a method of forming a thin film having silicon nano dots on a substrate and growing the silicon nanowires using the silicon nano dots as a nucleation layer has been proposed. It is estimated that this method can produce high density silicon nanowires relatively easily.

본 발명은 종래 기술에서 요구되는 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 간단한 공정으로 실리콘 나노와이어를 제조할 수 있는 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to meet the needs of the prior art, to provide a method for producing a silicon nanowire in a simple process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실리콘 나노와이어를 용액법으로 제조하는 것을 특징으로 한다.Silicon nanowires according to the present invention for achieving the above object is characterized by producing a solution method.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법은, 초순수를 일정 온도로 설정하고; 상기 초순수에 촉매를 제공하고; 상기 초순수에 실리콘 나노와이어 원료를 제공하고; 그리고 상기 실리콘 나노와이어 원료로부터 실리콘 나노와이어를 성장시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.Silicon nanowire manufacturing method according to an embodiment of the present invention that can implement the above characteristics, the ultrapure water is set to a constant temperature; Providing a catalyst to said ultrapure water; Providing silicon nanowire raw materials to the ultrapure water; And growing silicon nanowires from the silicon nanowire raw materials.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 일정 온도는 70℃ 내지 100℃ 범위 내에 포함될 수 있다. 상기 촉매는 수용성 금속 화합물 요오드칼륨(KI)을 포함할 수 있다. 상기 요오드칼륨(KI)은 상기 초순수 500㎖ 당 0.001M 내지 1M 농도로 설정할 수 있다.In the method of the present embodiment, the predetermined temperature may be included in the range of 70 ℃ to 100 ℃. The catalyst may comprise a water soluble metal compound potassium iodide (KI). The potassium iodine (KI) may be set at a concentration of 0.001 M to 1 M per 500 ml of the ultrapure water.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 실리콘 나노와이어 원료는 수용성 실리콘 화합물 에스엠에스(SMS:sodium methylsiliconate) 또는 에이피에스오(APSO:aminopropylsilsesquioxane oligomer)를 포함할 수 있다. 상기 실리콘 나노와이어 원료는 1 질량% 내지 10 질량% 농도로 설정할 수 있다.In the method of the present embodiment, the silicon nanowire raw material may include a water-soluble silicon compound (SMS: sodium methylsiliconate) or APS (aminopropylsilsesquioxane oligomer). The silicon nanowire raw material may be set at a concentration of 1% by mass to 10% by mass.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 실리콘 나노와이어 원료를 제공한 후, 상 기 초순수에 산성 물질을 제공하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 산성 물질을 제공하는 것은 상기 촉매와 실리콘 나노와이어 원료가 포함된 초순수 100㎖ 당 불산(HF) 또는 염산(HCl)을 0.1㎖ 내지 10㎖/min 속도로 첨가할 수 있다.In the method of the present embodiment, after providing the silicon nanowire raw material, it may further include providing an acidic material to the ultrapure water. Providing the acidic substance may be added at a rate of 0.1 mL to 10 mL / min of hydrofluoric acid (HF) or hydrochloric acid (HCl) per 100 mL of ultrapure water containing the catalyst and silicon nanowire raw material.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 촉매를 제공하는 것은 상기 실리콘 나노와이어 원료를 제공하는 것보다 이전에 또는 동시에 진행할 수 있다. 상기 초순수를 일정 온도로 설정하는 것은 상기 실리콘 나노와이어의 성장 지지판이 들어있는 비이커를 제공하고; 그리고 상기 비이커를 가열하는 것을 포함할 수 있다. 상기 지지판은 금, 은, 백금 중 적어도 어느 하나로 코팅된 실리콘 기판 또는 유리 기판을 포함할 수 있다.In the method of this embodiment, providing the catalyst may proceed prior to or simultaneously with providing the silicon nanowire raw material. Setting the ultrapure water to a constant temperature provides a beaker containing growth support plates of the silicon nanowires; And heating the beaker. The support plate may include a silicon substrate or a glass substrate coated with at least one of gold, silver, and platinum.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 각 단계들은 상압 하에서 진행될 수 있다.In the method of this embodiment, each of the above steps can be carried out under normal pressure.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법은, 지지 기판이 들어있고 초순수를 포함하는 상압의 제1 수용액이 채워진 용기를 가열하여 상기 제1 수용액을 상온 이상 100℃ 이하의 온도로 유지하고; 상기 제1 수용액에 촉매를 제공하여 제1 농도의 촉매가 포함된 상압의 제2 수용액으로 만들고; 상기 제2 수용액에 수용성 실리콘 화합물을 제공하여 제2 농도의 수용성 실리콘 화합물이 포함된 상압의 제3 수용액으로 만들고; 그리고 상기 제3 수용액 내에서 상기 수용성 실리콘 화합물로부터 실리콘 나노와이어를 상압 하에서 성장시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.Silicon nanowire manufacturing method according to a modified embodiment of the present invention that can implement the above characteristics, the first aqueous solution is heated to 100 ℃ or more by heating a container filled with a first aqueous solution of atmospheric pressure containing a support substrate and containing ultrapure water Maintained at the following temperature; Providing a catalyst to the first aqueous solution to produce a second aqueous solution at atmospheric pressure containing a catalyst at a first concentration; Providing a water-soluble silicone compound to the second aqueous solution to form a third aqueous solution of atmospheric pressure containing a water-soluble silicone compound at a second concentration; And growing silicon nanowires under normal pressure from the water-soluble silicone compound in the third aqueous solution.

본 변형 실시예의 방법에 있어서, 상기 제1 농도의 촉매는 상기 제1 수용액 500㎖ 당 0.001M 내지 1M 농도를 가지는 요오드칼륨(KI)을 포함할 수 있다.In the method of the present modified embodiment, the catalyst of the first concentration may include potassium iodine (KI) having a concentration of 0.001 M to 1 M per 500 ml of the first aqueous solution.

본 변형 실시예의 방법에 있어서, 상기 제2 농도의 수용성 실리콘 화합물은 1 질량% 내지 10 질량% 농도를 가지는 에스엠에스(SMS:sodium methylsiliconate) 또는 에이피에스오(APSO:aminopropylsilsesquioxane oligomer)를 포함할 수 있다.In the method of the present modified embodiment, the second concentration of the water-soluble silicone compound may include a sodium methylsiliconate (SMS) or aminopropylsilsesquioxane oligomer (APSO) having a concentration of 1% by mass to 10% by mass.

본 변형 실시예의 방법에 있어서, 상기 제3 수용액 100㎖ 당 0.1㎖ 내지 10㎖/min 속도로 불산(HF) 또는 염산(HCl)을 상기 제3 수용액에 첨가하는 것을 더 포함할 수 있다.In the modified example, the method may further include adding hydrofluoric acid (HF) or hydrochloric acid (HCl) to the third aqueous solution at a rate of 0.1 ml to 10 ml / min per 100 ml of the third aqueous solution.

본 발명에 의하면, 100℃ 이하의 저온과 상압에서 실리콘 나노와이어를 제조할 수 있다. 이에 따라, 제조비용이 적게 들고 간단한 공정으로 고품질의 실리콘 나노와이어를 대량으로 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, silicon nanowires can be manufactured at low temperature and normal pressure of 100 ° C or lower. Accordingly, the manufacturing cost is low and there is an effect that can produce a large amount of high quality silicon nanowires in a simple process.

이하, 본 발명에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing silicon nanowires according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.Advantages over the present invention and prior art will become apparent through the description and claims with reference to the accompanying drawings. In particular, the present invention is well pointed out and claimed in the claims. However, the present invention may be best understood by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the various drawings.

(실시예)(Example)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 변형 실시예에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing silicon nanowires according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing silicon nanowires according to a modified embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 나노와이어의 제조방법은 초순수(DIW)를 준비하고 이를 일정 범위의 온도로 가열하여 유지한다(110). 초순수를 가열하여 일정 온도로 유지시키므로써 실리콘 나노와이어의 성장을 촉진시킬 수 있다. 온도는 대략적으로 상온 이상 약 100℃ 이하, 가령 약 70℃ 내지 100℃ 정도로 설정할 수 있다. 본 명세서에서 상온이라 함은 대략적으로 25℃를 의미한다. 초순수는 일례로 비이커와 같은 용기에 담아 준비할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 공정들은 상압에서 진행될 수 있다. 실리콘 나노와이어가 지지될 수 있는 기판을 더 필요로 할 수 있다. 일례로 실리콘 기판이나 유리 기판을 실리콘 나노와이어 지지 기판으로 채택하고 이를 비이커 내에 제공할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the method of manufacturing silicon nanowires according to an embodiment of the present invention, ultrapure water (DIW) is prepared and maintained by heating it to a temperature in a predetermined range (110). By heating the ultrapure water at a constant temperature it can promote the growth of the silicon nanowires. The temperature may be set approximately at room temperature or higher and about 100 ° C or lower, for example, about 70 ° C to 100 ° C. In the present specification, the room temperature means approximately 25 ° C. Ultrapure water can be prepared, for example, in a container such as a beaker. The processes described herein can be run at atmospheric pressure. There may be a further need for a substrate on which silicon nanowires can be supported. For example, a silicon substrate or a glass substrate may be adopted as a silicon nanowire support substrate and provided in a beaker.

초순수에 촉매를 첨가한다(120). 촉매와 초순수와의 균일한 혼합을 위해 수용액, 즉 촉매와 초순수와의 혼합물을 잘 저어줄 수 있다. 촉매로서는 예를 들어 요오드칼륨(KI)과 같은 수용성 금속 화합물을 채택할 수 있다. 수용성 금속 화합물은 실리콘 나노와이어의 성장을 도와주므로써 100℃ 이하의 저온에서도 실리콘 나노와이어의 성장이 가능하게 하는 역할을 한다. 수용성 금속 화합물은 초순수 500㎖ 당 0.001M 내지 1M 정도의 농도로 첨가할 수 있다. 수용성 금속 화합물의 농도를 적절히 설정하므로써 실리콘 나노와이어의 굵기를 임의적으로 선택할 수 있다. 가령, 수용성 금속 화합물의 농도를 약하게 하면 할수록 실리콘 나노와이어의 굵기 가 더 작아질 수 있다. 따라서, 수용성 금속 화합물의 농도를 진하게 하므로써 굵은 실리콘 나노와이어, 즉 실리콘 나노로드를 제조할 수 있다. 수용성 금속 화합물이 기판에 잘 접촉될 수 있도록 하기 위해서 기판이 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등과 같은 금속으로 코팅되어 있는 것이 바람직하다.The catalyst is added to ultrapure water (120). For uniform mixing of the catalyst and the ultrapure water, the aqueous solution, i.e. the mixture of the catalyst and the ultrapure water, can be stirred well. As the catalyst, for example, a water-soluble metal compound such as potassium iodine (KI) can be adopted. The water-soluble metal compound helps the growth of the silicon nanowires, thereby enabling the growth of the silicon nanowires even at low temperatures below 100 ° C. The water-soluble metal compound may be added at a concentration of about 0.001 M to 1 M per 500 ml of ultrapure water. By appropriately setting the concentration of the water-soluble metal compound, the thickness of the silicon nanowire can be arbitrarily selected. For example, the lower the concentration of the water-soluble metal compound, the smaller the thickness of the silicon nanowires may be. Therefore, thicker silicon nanowires, that is, silicon nanorods can be produced by increasing the concentration of the water-soluble metal compound. The substrate is preferably coated with a metal such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), or the like so that the water-soluble metal compound can be in good contact with the substrate.

촉매가 가해진 초순수에 실리콘 나노와이어의 원료를 첨가한다(130). 실리콘 나노와이어의 원료는 가열 수용성 실리콘 화합물일 수 있다. 수용성 실리콘 화합물은 가령 SMS(sodium methylsiliconate), APSO(aminopropylsilsesquioxane oligomer) 등을 포함할 수 있다. 초순수와 촉매와 수용성 실리콘 화합물이 혼합된 수용액을 잘 저어주게 되면 수용액의 균일한 혼합이 구현될 수 있다. 수용성 실리콘 화합물의 농도가 진해질수록 실리콘 나노와이어의 굵기가 커질 수 있으므로 수용성 실리콘 화합물의 농도는 가급적 낮은 것이 바람직하다 할 것이다. 일례로, 수용성 실리콘 화합물은 수용액 대략 1 질량% 내지 10 질량% 범위의 농도로 맞출 수 있다. 수용성 실리콘 화합물은 첨가하고자 하는 양을 1회에 한꺼번에 비이커에 첨가할 수 있다.The raw material of silicon nanowire is added to the ultrapure water to which the catalyst is applied (130). The raw material of the silicon nanowire may be a heat-soluble silicon compound. The water soluble silicone compound may include, for example, sodium methylsiliconate (SMS), aminopropylsilsesquioxane oligomer (APSO), or the like. When stirring well the aqueous solution mixed with ultrapure water, the catalyst and the water-soluble silicone compound can be uniformly mixed with the aqueous solution. As the concentration of the water-soluble silicone compound increases, the thickness of the silicon nanowire may increase, so that the concentration of the water-soluble silicone compound is preferably as low as possible. In one example, the water soluble silicone compound can be adjusted to a concentration ranging from approximately 1% by mass to 10% by mass of the aqueous solution. The water-soluble silicone compound can be added to the beaker at once in an amount to be added.

선택적으로, 수용성 실리콘 화합물을 비이커에 첨가한 다음, 실리콘 나노와이어의 성장 속도를 빠르게 촉진시킬 수 있는 물질을 더 첨가할 수 있다. SMS와 APSO는 강염기성이기 때문에 이를 중화시킬 수 있는 산성 물질, 가령 불산(HF) 또는 염산(HCl)과 같은 강산성 물질을 용액 형태로 더 첨가할 수 있다(140). 산성 용액을 더 첨가하게 되면 실리콘의 석출 속도를 빠르게 하여 실리콘 나노와이어의 성장을 촉진시킬 수 있다. 그런데, 산성 용액을 대량으로 첨가하게 되면 실리콘 석출 속도가 빨라 실리콘이 나노와이어 형태로 성장되지 아니하고 단순히 덩어리 형태로 응고될 수 있다. 따라서, 산성 용액은 미량으로 첨가하는 것이 바람직하다. 일례로, 산성 용액은 수용액 100㎖ 당 0.1㎖ 내지 10㎖/min 정도의 속도로 비이커에 첨가할 수 있다. 이상과 같이, SMS 또는 APSO와 같은 실리콘 나노와이어 원료를 첨가한 후 미량의 산성용액을 더 첨가하게 되면 수용액을 중화시키면서 실리콘 나노와이어의 성장 속도를 적절히 제어할 수 있게 된다. Optionally, a water soluble silicone compound can be added to the beaker and then further added to the material to accelerate the growth rate of the silicon nanowires. Since SMS and APSO are strong bases, acidic materials that can neutralize them, such as hydrofluoric acid (HF) or hydrochloric acid (HCl), may be further added in solution (140). Adding more acidic solutions can accelerate the growth of silicon nanowires by accelerating the deposition rate of silicon. However, when the acidic solution is added in a large amount, the silicon precipitation rate is high, and thus the silicon may be solidified in a lump form instead of growing in the form of nanowires. Therefore, it is preferable to add an acidic solution in trace amount. In one example, the acidic solution may be added to the beaker at a rate of about 0.1 ml to 10 ml / min per 100 ml of aqueous solution. As described above, when the silicon nanowire raw material such as SMS or APSO is added and then a small amount of acidic solution is added, the growth rate of the silicon nanowire can be properly controlled while neutralizing the aqueous solution.

상기와 같은 일련의 공정을 진행하게 되면 실리콘 나노와이어가 성장하게 된다(150). 이상에서 제시된 것은 실리콘 나노와이어의 크기 및 길이를 정밀하게 제어할 수 있는 방법이다. 그런데, 실리콘 나노와이어의 크기 및 길이를 정밀하게 제어할 필요가 없다면 도 2를 참조하여 후술한 바와 같은 방법으로써 실리콘 나노와이어를 성장시킬 수 있다.When a series of processes as described above proceeds to the silicon nanowires (150). What is presented above is a method capable of precisely controlling the size and length of the silicon nanowires. However, if the size and length of the silicon nanowires do not need to be precisely controlled, the silicon nanowires may be grown by the method described below with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 초순수를 준비하고 상온 이상 100℃ 이하, 가령 약 70℃ 내지 100℃ 정도의 온도로 가열하여 유지시킨다(210). 초순수에 촉매와 수용성 실리콘 화합물을 동시에 첨가한다(220). 여기서의 촉매와 수용성 실리콘 화합물은 도 1을 참조하여 설명한 그것과 동일할 수 있다. 수용액을 원하는 시간 동안 잘 저어주면 실리콘 나노와이어가 성장된다(230).Referring to FIG. 2, ultrapure water is prepared and maintained at a temperature of about 100 ° C. or below, for example, about 70 ° C. to about 100 ° C. (210). The catalyst and the water-soluble silicone compound are simultaneously added to the ultrapure water (220). The catalyst and the water-soluble silicone compound herein may be the same as those described with reference to FIG. 1. When the aqueous solution is stirred well for a desired time, silicon nanowires are grown (230).

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법에 의해 구현된 실리콘 나노와이어를 보여주는 현미경 사진이고, 도 4는 실리콘 나노와이어의 전자현미경 엑스레이(X-ray) 분광 스펙트럼이다. Figure 3 is a micrograph showing the silicon nanowires implemented by the method for producing silicon nanowires according to embodiments of the present invention, Figure 4 is an electron microscope X-ray (X-ray) spectrum of the silicon nanowires.

도 3을 참조하면, 일정 시간(예: 2시간) 동안 실리콘 나노와이어를 성장시킨 결과 약 30㎚ 내지 40㎚의 굵기와 약 2㎛ 정도의 길이, 예를 들어 약 34㎚ 정도의 굵기와 약 1.92㎛ 정도의 길이의 실리콘 나노와이어가 성장될 수 있다. 위의 실리콘 나노와이어의 길이와 굵기는 어느 한 예에 불과하며 초순수에 첨가되는 물질, 즉 촉매와 실리콘 화합물과 산성 물질의 첨가량 내지는 농도에 따라 얼마든지 변경 가능할 수 있다는 것에 유의하여야 할 것이다.Referring to FIG. 3, as a result of growing silicon nanowires for a predetermined time (eg, 2 hours), the thickness of about 30 nm to 40 nm and the length of about 2 μm, for example, about 34 nm and about 1.92 Silicon nanowires having a length of about μm may be grown. It should be noted that the length and thickness of the above silicon nanowires are just examples and may be changed depending on the amount or concentration of the material added to the ultrapure water, that is, the catalyst, the silicon compound and the acidic material.

도 4를 참조하면, 가로축은 나노와이어를 구성하는 성분들 특유의 에너지(keV 단위)로서 에너지가 다르면 서로 다른 성분이라는 것을 의미하며 에너지 크기로써 어떠한 성분이라는 것을 알 수 있다. 세로축은 각 성분들 에너지에 따른 강도(cps/eV 단위)로서 강도가 크면 해당 성분이 많이 함유되어 있음을 의미한다. 엑스레이 분광 스펙트럼은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 4, the horizontal axis is energy unique to the components constituting the nanowires (units of keV). If the energy is different, it means that the components are different, and as the energy size, it can be seen that the components are different. The vertical axis is the strength according to the energy of each component (cps / eV unit), and when the strength is large, it means that the corresponding component is contained a lot. X-ray spectral spectra are well known to those skilled in the art, and thus detailed descriptions are omitted.

나노와이어의 성분이 실리콘인지를 확인하기 위해 전자현미경 상에서 엑스레이 분광법으로 관찰해 본 결과, 실리콘(Si)의 강도는 산소(O)나 나트륨(Na)과 같은 불순물의 강도에 비해 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예를 통해 성장된 나노와이어는 대부분이 실리콘(Si)으로 구성되고 미량의 산소(O)와 나트륨(Na)이 들어 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터 본 실시예에서 개시된 간단한 공정으로도 고품질의 실리콘 나노와이어를 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. X-ray spectroscopy on an electron microscope to confirm that the components of the nanowires are silicon shows that the strength of silicon (Si) is much greater than that of impurities such as oxygen (O) or sodium (Na). have. In other words, it can be seen that the nanowires grown through the present example are mostly composed of silicon (Si) and contain trace amounts of oxygen (O) and sodium (Na). From these results, it can be seen that even a simple process disclosed in this embodiment can produce high quality silicon nanowires.

이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것 으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing detailed description is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments, and may be used in various other combinations, modifications, and environments without departing from the spirit of the invention. The appended claims should be construed to include other embodiments.

본 발명은 실리콘 나노와이어를 제조하는 산업 및 실리콘 나노와이어를 응용하는 산업에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention can be usefully used in the industry of manufacturing silicon nanowires and in the industry of applying silicon nanowires.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법을 나타내는 흐름도.1 is a flow chart showing a silicon nanowire manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 변형 실시예에 따른 실리콘 나노와이어의 제조방법을 나타내는 흐름도.2 is a flow chart showing a method of manufacturing a silicon nanowire according to a modified embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 실리콘 나노와이어 제조방법에 의해 구현된 실리콘 나노와이어를 보여주는 현미경 사진.Figure 3 is a micrograph showing the silicon nanowires implemented by the method for producing silicon nanowires according to embodiments of the present invention.

도 4는 실리콘 나노와이어의 엑스레이(X-ray) 분광 스펙트럼.4 is an X-ray spectral spectrum of silicon nanowires.

Claims (15)

초순수를 일정 온도로 설정하고;Setting ultrapure water to a constant temperature; 상기 초순수에 촉매를 제공하고;Providing a catalyst to said ultrapure water; 상기 초순수에 실리콘 나노와이어 원료를 제공하고; 그리고Providing silicon nanowire raw materials to the ultrapure water; And 상기 실리콘 나노와이어 원료로부터 실리콘 나노와이어를 성장시키는 것을;Growing silicon nanowires from the silicon nanowire raw material; 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Silicon nanowire manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일정 온도는 70℃ 내지 100℃ 범위 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법. The predetermined temperature is a silicon nanowire manufacturing method, characterized in that included in the range of 70 ℃ to 100 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 촉매는 수용성 금속 화합물 요오드칼륨(KI)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.The catalyst is a silicon nanowire manufacturing method comprising a water-soluble metal compound potassium iodide (KI). 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 요오드칼륨(KI)은 상기 초순수 500㎖ 당 0.001M 내지 1M 농도로 설정하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Potassium iodine (KI) is a silicon nanowire manufacturing method, characterized in that the concentration is set to 0.001M to 1M per 500ml of the ultrapure water. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 나노와이어 원료는 수용성 실리콘 화합물 에스엠에스(SMS:sodium methylsiliconate) 또는 에이피에스오(APSO:aminopropylsilsesquioxane oligomer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.The silicon nanowire raw material is a silicon nanowire manufacturing method comprising a water-soluble silicon compound (SMS: sodium methylsiliconate) or APS (APSO: aminopropylsilsesquioxane oligomer). 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 실리콘 나노와이어 원료는 1 질량% 내지 10 질량% 농도로 설정하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.The silicon nanowire raw material is a silicon nanowire manufacturing method, characterized in that it is set at a concentration of 1% by mass to 10% by mass. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 나노와이어 원료를 제공한 후, 상기 초순수에 산성 물질을 제공하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.After providing the silicon nanowire raw material, further comprising providing an acidic substance to the ultrapure water. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 산성 물질을 제공하는 것은, 상기 촉매와 실리콘 나노와이어 원료가 포함된 초순수 100㎖ 당 불산(HF) 또는 염산(HCl)을 0.1㎖ 내지 10㎖/min 속도로 첨가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Providing the acidic material, silicon nanowires, characterized in that the addition of hydrofluoric acid (HF) or hydrochloric acid (HCl) at a rate of 0.1ml to 10ml / min per 100ml of ultrapure water containing the catalyst and the silicon nanowire raw material Manufacturing method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 촉매를 제공하는 것은, 상기 실리콘 나노와이어 원료를 제공하는 것보다 이전에 진행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Providing the catalyst is a method of producing a silicon nanowire, characterized in that proceeding before providing the silicon nanowire raw material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 초순수를 일정 온도로 설정하는 것은:Setting the ultrapure water to a constant temperature is: 상기 실리콘 나노와이어의 성장 지지판으로서 금, 은, 백금 중 적어도 어느 하나로 코팅된 실리콘 기판 또는 유리 기판을 포함하는 기판이 들어있는 비이커를 제공하고; 그리고Providing a beaker containing a substrate including a silicon substrate or a glass substrate coated with at least one of gold, silver, and platinum as a growth support plate of the silicon nanowires; And 상기 비이커를 가열하는 것을;Heating the beaker; 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Silicon nanowire manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 단계들은 상압 하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Wherein each of the steps is performed under normal pressure. 지지 기판이 들어있고 초순수를 포함하는 상압의 제1 수용액이 채워진 용기를 가열하여 상기 제1 수용액을 상온 이상 100℃ 이하의 온도로 유지하고;Heating the vessel filled with the first aqueous solution of atmospheric pressure containing a supporting substrate and including ultrapure water to maintain the first aqueous solution at a temperature of at least 100 ° C; 상기 제1 수용액에 촉매를 제공하여 제1 농도의 촉매가 포함된 상압의 제2 수용액으로 만들고;Providing a catalyst to the first aqueous solution to produce a second aqueous solution at atmospheric pressure containing a catalyst at a first concentration; 상기 제2 수용액에 수용성 실리콘 화합물을 제공하여 제2 농도의 수용성 실 리콘 화합물이 포함된 상압의 제3 수용액으로 만들고; 그리고Providing a water-soluble silicone compound to the second aqueous solution to form a third aqueous solution at normal pressure containing a water-soluble silicone compound at a second concentration; And 상기 제3 수용액 내에서 상기 수용성 실리콘 화합물로부터 실리콘 나노와이어를 상압 하에서 성장시키는 것을;Growing silicon nanowires under normal pressure from the water-soluble silicone compound in the third aqueous solution; 포함하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Silicon nanowire manufacturing method comprising a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1 농도의 촉매는:The first concentration of catalyst is: 상기 제1 수용액 500㎖ 당 0.001M 내지 1M 농도를 가지는 요오드칼륨(KI)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Method for producing silicon nanowires comprising potassium iodide (KI) having a concentration of 0.001M to 1M per 500ml of the first aqueous solution. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2 농도의 수용성 실리콘 화합물은:The second concentration of water soluble silicone compound is: 1 질량% 내지 10 질량% 농도를 가지는 에스엠에스(SMS:sodium methylsiliconate) 또는 에이피에스오(APSO:aminopropylsilsesquioxane oligomer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.Method for producing a silicon nanowire, characterized in that it comprises a (SMS: sodium methylsiliconate) or APS (APSO: aminopropylsilsesquioxane oligomer) having a concentration of 1% by mass to 10% by mass. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제3 수용액 100㎖ 당 0.1㎖ 내지 10㎖/min 속도로 불산(HF) 또는 염산(HCl)을 상기 제3 수용액에 첨가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 제조방법.The method of claim 1, further comprising adding hydrofluoric acid (HF) or hydrochloric acid (HCl) to the third aqueous solution at a rate of 0.1 ml to 10 ml / min per 100 ml of the third aqueous solution.
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