KR20120108370A - 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서 및 이를 응용한 화재경보장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서로서,
투명 기판; 투명 기판 상에 형성된 절연막 층; 절연막 층 상에 금속산화물로 이루어지는 금속산화물 나노구조체; 및 금속산화물 나노구조체의 상단면에 형성된 전극을 포함하며, 투명 기판을 하부 전극으로 하고 상기 금속산화물 나노구조체의 상단면에 형성된 전극을 상부 전극으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서에 의하면, 자외선이 조사되면 금속산화물 나노구조체에 형성된 광전류가 투명한 절연막 층을 통과하게 되고 이로 인해 자외선 센서로서의 기능을 수행하게 되는 것이다. 기존의 발명과의 차이점은 하부 기판을 투명한 기판으로 하여 하부 기판쪽에서 조사되는 자외선도 감지할 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.
투명 기판; 투명 기판 상에 형성된 절연막 층; 절연막 층 상에 금속산화물로 이루어지는 금속산화물 나노구조체; 및 금속산화물 나노구조체의 상단면에 형성된 전극을 포함하며, 투명 기판을 하부 전극으로 하고 상기 금속산화물 나노구조체의 상단면에 형성된 전극을 상부 전극으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서에 의하면, 자외선이 조사되면 금속산화물 나노구조체에 형성된 광전류가 투명한 절연막 층을 통과하게 되고 이로 인해 자외선 센서로서의 기능을 수행하게 되는 것이다. 기존의 발명과의 차이점은 하부 기판을 투명한 기판으로 하여 하부 기판쪽에서 조사되는 자외선도 감지할 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.
Description
본 발명은 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명한 자외선 센서 및 이를 응용한 화재경보장치에 관한 것으로서, 산화아연 물질이 나노구조체가 될 때 가지는 물성적 특성을 이용하여 자외선 센서로 이용하는 기술 분야이다.
기존의 금속산화물 나노구조체 ZnO를 이용한 자외선 센서의 경우, 기본적으로 불투명한 실리콘 기판; 실리콘 기판위에 형성시킨 MgO 절연막 층; 상기 MgO 절연막 층 위에 형성시킨 ZnO 금속산화물 나노구조체; 및 ZnO 금속산화물 나노구조체 상부에 상부 전극을 인듐(In)으로 하고, 상기 불투명한 실리콘 기판 하부에 하부전극을 은(Ag)으로 하는 구조이다.
기존의 발명 역시 금속산화물 나노 구조체가 자외선(UV)을 받을 경우에 가지는 물성적 특성을 이용하여 자외선 센서로서의 기능을 가지고 있었으나, 자외선을 상부 전극쪽으로 비추었을 때만 금속산화물 나노구조체에 광전류가 생성되고, 생성된 광전류가 MgO 절연막 층을 통과(Tunneling)하여 전류가 흐르게 되는 원리를 가지고 있다.
그러나 자외선(UV)을 하부 전극쪽으로 비추었을 경우에는 실리콘의 불투명한 특성으로 인하여 금속산화물 나노구조체에 자외선이 도달하지 못하여 금속산화물 나노구조체에 광전류가 생성되지 못한다.
즉, 기존의 실리콘을 기판으로 하는 구조에서는 상부 전극에서 오는 자외선을 감지하는 기능을 수행하지만, 하부 전극에서 오는 자외선은 감지하지 못하는 단점을 가지고 있다.
본 발명에 따른 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 기능을 수행하기 위하여, 투명한 기판을 사용하여 기존의 발명이 불투명한 기판의 사용으로 특정 방향의 자외선을 인식하지 못하는 문제점을 해결하고자 한다.
둘째, 투명 자외선 센서를 위하여 투명한 비정질의 절연막 층을 사용하였다. 투명한 비정질 절연막 층 사용으로 특정 방향의 자외선을 인식하지 못하는 단점을 극복하고자 한다.
셋째, 상기 투명한 비정질의 절연막 층 상에 금속산화물 나노구조체를 1차원 구조에 해당하는 나노 와이어(nanowire), 2차원 구조에 해당하는 나노 월(nanowall), 그리고 박막(film) 등 다양한 형태로 하여 모든 방향의 자외선에 반응하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 제작하고자 한다.
넷째, 금속산화물 나노구조체 상단면에 형성되는 전극 또한 투명한 전극을 형성하여, 기존 발명이 가지는 단점인 금속산화물 나노구조체 상부 전극 쪽에서 오는 자외선을 일부 차단하는 단점을 극복하고자 한다. 이러한 고밀도 나노선 상부에 투명 전극을 형성하는 방법은 최초로 보고되는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는
투명한 기판(150); 투명한 기판 상에 형성된 산화마그네슘 절연막 층(255);
산화마그네슘 절연막 층 위에 형성된 산화아연 나노구조체(310); 산화아연 나노구조체(310) 상단면에 형성된 전극; 및 투명한 기판을 하부 전극(400b)으로하고, 산화아연 나노구조체의 상단면에 형성된 투명한 전극층을 상부 전극(400a)으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 투명전극을 ITO(150a), CNT, SnO2, ZnO, IZO, 그래핀(graphene) 또는 FTO 중 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 금속산화물 나노구조체를 산화아연 나노선(310a), 나노월(310b) 또는 박막(310c) 중 어느 하나를 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 투명한 기판을 하부 전극으로 활용한다. 그러나 투명한 기판을 하부전극으로 활용하기 위해 하부 기판을 절연막 층으로부터 드러내는 처리과정 즉, 상기 투명 기판 상의 절연막 층과 금속산화물 나노구조체 일부를 제거하는 과정을 거치기도 한다. 이 경우 절연막 층과 산화아연 나노구조체로부터 드러난 투명한 기판의 일부분을 하부 전극으로 활용한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 투명한 기판을 ITO(150a), CNT, SnO2, ZnO, IZO, 그래핀(graphene) 또는 FTO 중 어느하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 산화마그네슘 절연막 층의 두께가 6 내지 24 nm인 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 산화아연 나노구조체의 상단면에 형성되는 전극은 산화아연 나노구조체의 상단면의 일부면 또는 전면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는
상기 전극 중 하부 전극(400b)은 양의(positive)전극으로 하고, 산화아연 나노구조체의 상단면에 위치한 상부 전극(400a)은 음의(negative)전극으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 산화아연 나노구조체는 산화마그네슘 절연막 층 상에 수직되는 방위로 성장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 산화아연 나노구조체는 20 nm의 폭을 갖는 것을 특징한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 산화아연 나노구조체는 우르짜이트(wurtzite) 결정 구조를 갖는 것을 특징한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기 투명기판 하부에 내열성 글라스(500)를 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 응용한 화재경보장치는 상기 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서를 포함하는 화염감지센서부; 상기 자외선센서가 자외선을 감지하면, 상기 화염감지센서부로부터 신호를 받아 경보를 하는 화재경보부; 및 상기 화염감지센서부와 화재경보부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 응용한 화재경보장치는 상기 전력공급부는 배터리인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명인 금속산화물 나노구조체는 투명한 기판의 사용으로 금속산화물 나노구조체 하단으로 도달하는 자외선까지 인식하는 효과를 가진다.
둘째, 투명 자외선 센서를 위하여 투명한 비정질의 절연막 층을 사용하였다. 투명한 비정질 절연막 층 사용으로 특정 방향의 자외선을 인식하지 못하는 단점을 본 발명인 금속산화물 나노구조체는 투명한 비정질의 절연막 층의 사용으로 모든 모든 방향의 자외선을 인식하는 효과를 가진다.
셋째, 상기 투명한 비정질의 절연막 층 상에 금속산화물 나노구조체를 1차원 구조에 해당하는 나노 와이어(nanowire), 2차원 구조에 해당하는 나노 월(nanowall), 그리고 박막(film) 등 다양한 형태로 하여 모든 방향의 자외선에 반응하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 제작하여 각기 원하는 성능에 따른 금속산화물 나노구조체를 선택적으로 제작할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 금속산화물 나노구조체 상단면에 형성되는 전극 또한 투명한 전극을 형성하여, 기존 발명이 가지는 단점인 금속산화물 나노구조체 상부 전극 쪽에서 오는 자외선을 일부 차단하는 단점을 극복하는 효과를 가진다. 이러한 고밀도 나노선 상부에 투명 전극을 형성하는 방법은 최초로 보고되는 것이다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 전체적인 구성을 나타낸 모형도이다.
도 2는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 ITO 기판 위에 성장된 절연 막 층 MgO가 균일한 두께로 잘 성장된 것을 보여주는 SEM사진이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 투명한 절연막 층인 MgO층(210) 상에 형성된 금속산화물 나노구조체를 나타낸 SEM 사진이다. 도 3a는 나노 와이어, 도 3b는 나노 월, 도 3c는 박막을 나타낸다.
도 4는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 산화 아연 나노선 상부에 투명 전극인 ITO가 스퍼터링(sputtering) 온도 변화에 따라 증착된 형태(morphology)를 SEM으로 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 코닝 글라스 위에 ITO를 형성시키고 마지막으로 산화아연나노구조체 상단면에 ITO투명 전극을 증착시키는 일련의 과정을 나타낸 입체도이다.
도 6는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서에 자외선이 없는 환경에서 상부 전극과 하부전극의 전압 상태에 따른 전류의 흐름을 나타낸 입체도와 I-V곡선이다.
도 7은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서에 자외선이 조사된 환경에서 상부 전극과 하부전극의 전압 상태에 따른 전류의 흐름을 나타낸 입체도와 I-V곡선이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 나노구조 형상에 따른 광전류의 특성을 나타낸 I-V곡선이다.
도 11는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 나노월의 구조를 지닌 금속산화물 나노구조체의 회복속도를 측정한 리커버리(Recovery)곡선이다.
도 12는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 나노구조체의 표면적 특성에 따른 응답도 특성을 나타낸 응답도이다.
도 13은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서를 화재경보장치에 응용한 것 블록도이다. 금속산화물 나노구조체는 고 응답성을 가지며 크기를 작게 만들 수 있으므로 휴대 가능한 화재경보장치를 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 ITO 기판 위에 성장된 절연 막 층 MgO가 균일한 두께로 잘 성장된 것을 보여주는 SEM사진이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 투명한 절연막 층인 MgO층(210) 상에 형성된 금속산화물 나노구조체를 나타낸 SEM 사진이다. 도 3a는 나노 와이어, 도 3b는 나노 월, 도 3c는 박막을 나타낸다.
도 4는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 산화 아연 나노선 상부에 투명 전극인 ITO가 스퍼터링(sputtering) 온도 변화에 따라 증착된 형태(morphology)를 SEM으로 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 코닝 글라스 위에 ITO를 형성시키고 마지막으로 산화아연나노구조체 상단면에 ITO투명 전극을 증착시키는 일련의 과정을 나타낸 입체도이다.
도 6는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서에 자외선이 없는 환경에서 상부 전극과 하부전극의 전압 상태에 따른 전류의 흐름을 나타낸 입체도와 I-V곡선이다.
도 7은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서에 자외선이 조사된 환경에서 상부 전극과 하부전극의 전압 상태에 따른 전류의 흐름을 나타낸 입체도와 I-V곡선이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 나노구조 형상에 따른 광전류의 특성을 나타낸 I-V곡선이다.
도 11는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 나노월의 구조를 지닌 금속산화물 나노구조체의 회복속도를 측정한 리커버리(Recovery)곡선이다.
도 12는 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 나노구조체의 표면적 특성에 따른 응답도 특성을 나타낸 응답도이다.
도 13은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서를 화재경보장치에 응용한 것 블록도이다. 금속산화물 나노구조체는 고 응답성을 가지며 크기를 작게 만들 수 있으므로 휴대 가능한 화재경보장치를 구성할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
구체적으로는 본 발명은 투명한 기판을 ITO(Indium Tin Oxide), 산화인듐주석)를 사용하여 본 발명의 기술적 사상을 수행하였지만, 투명하면서 전극 기능을 수행할 수 있는 것이면 ITO(Indium Tin Oxide, 산화인듐주석) 뿐만 아니라, CNT(Carbon Nano Tube, 탄소나노튜브), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(graphene) 또는 FTO(불소함유산화주석)등의 다른 물질이라도 대체가 가능하다.
투명한 비정질 절연막 층의 경우는 MgO를 사용하여 본 발명의 기술적 사상을 수행하였지만, 투명하면서 절연 기능을 수행할 수 있고 비정질의 물질이라면 다른 물질이라도 대체가 가능하다.
금속산화물 나노구조체의 경우는 ZnO를 사용하여 본 발명의 기술적 사상을 수행하였지만, 본 발명의 상세한 설명에서 밝히는 ZnO 금속산화물 나노구조체와 동일한 기능을 수행하는 것이면 다른 물질이라도 대체가 가능하다.
또한, 상부 전극의 경우 본 발명은 ITO를 스퍼터 방식으로 증착하였지만 금속산화물 나노구조체 상 또는 그 외의 부분에라도 투명한 전극을 형성하거나, ITO가 아닌 다른 물질이라도 투명하고 전극기능을 수행하는 것이라면 다른 물질이라도 대체가 가능하다.
이하에서는 도 1 내지 도 13를 참조하여, 본 발명에 따른 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 제작과정과 그 동작원리에 대해 설명하고자 한다.
먼저, 도 1은 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 전체적인 구조를 나타내고 있다. 투명한 내열성 글라스(500)를 기판으로 하고, 내열성 글라스(500)상에 투명한 전극을 형성하며, 투명한 전극 상에 비정질의 투명한 절연막 층(200)을 형성한다. 그리고, 비정질의 투명한 절연막 층(200) 위에 금속산화물 나노구조체(300)를 형성하고, 금속산화물 나노구조체 상부에 투명한 상부 전극(400a)을 형성한 것이다.
상기 투명한 내열성 글라스(500)은 본 발명에 있어서는 코닝 글라스는 이용하여 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 제작하였다. 이때 코닝 글라스는 사용한 것은 섭씨 500 내지 600 도의 고온에서 금속산화물 나노구조체를 성장하기 때문에 고온성장을 고려한 유리 기판이다. 따라서 상기 고온에서 금속산화물 나노구조체를 성장 가능한 유리 기판이라면 반드시 코닝 글라스일 필요는 없다.
상기 투명한 기판(100)은 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 하부 전극(400b)으로의 기능을 수행하기도 한다. 하부 전극은 투명한 기판(100)상에 형성된 투명한 절연막 층(200)와 금속 산화물 나노구조체(300)을 일부분 식각(Wet Etching)하여 투명한 기판을 노출 시키고, 노출된 부분을 하부 전극으로 활용한다. 그러나 반드시 위와 같은 방법으로 하부 전극(400b)을 활용할 필요는 없고, 투명한 기판을 기술적으로 하부전극으로만 활용하면 가능하다. 본 발명의 제작과정에서 설명하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서는 상기의 식각(Wet Etching)과정을 거쳤지만 기본적인 기술적 사상은 상기 투명한 전극(100)을 하부 전극(400b)으로 활용하는 것이다.
상기 투명한 비정질 절연막 층(200)은 배경전류를 낮추기 위하여 도입하였다. 센서는 고응답성을 위해 배경전류가 감소된 상태에서 자외선 조사 시, 산화 아연에서 형성된 광전자에 의해 전류가 급격히 상승하여 구동된다. 여기서 배경전류 대비 광전류의 상대적 증가폭이 좋아야 응답도가 좋다고 할 수 있는데, 이러한 배경 전류를 낮추기 위한 방안으로 산화아연인 나노선보다 일함수가 큰 샤키(Shottky) 전극인 금(Au)나 백금(Pt)을 사용하여 배경전류를 낮추는 것이 일반적인 투명 센서의 구조였다. 하지만 본 발명의 경우는 여전히 불투명한 샤키(Shottky) 전극을 배제하고 MgO를 도입하여 배경 전류를 낮추었다. 즉, 샤키(Shottky) 전극없이 오믹(ohmic)전극을 사용한 구조에서 MgO를 도입하여 투명 센서를 제작한 것이다. 그러나 본 연구에서는 MgO를 사용한 것은 예시적인 것일 뿐 MgO와 같이 투명하며 비정질의 절연막 층이라면 얼마든지 대체하여 본 발명의 기술적 사상을 수행할 수 있다.
상기 금속산화물 나노구조체(300)은 크게 세 가지 형태로 성장 시킬 수 있는데, 기본적인 형태로는 크게 나노 와이어(nanowire), 나노 월(nanowall), 박막(film) 등 세 가지로 분류 할 수 있다. 이들 세 가지 형태는 상기 절연막 층(200)의 두께에 의해 좌우 되는데, 절연막(200) 층의 두께가 6 내지 10nm이하의 경우에는 나노 와이어(nanowire), 절연층(200) 층의 두께가 10nm초과 내지 24 nm이하의 경우에는 나노 월(nanowall), 절연층(200) 층의 두께가 24nm를 초과하는 경우 박막의 형태로 금속 산화물 나노구조체가 성장되었다. 본 발명은 금속산화물 나노구조체를 ZnO를 이용한 금속화물 나노구조체를 성장시켰다. 그러나 본 연구에서는 금속산화물 나노구조체 ZnO(310)를 사용한 것은 예시적인 것일 뿐, ZnO를 성분으로 하는 금속산화물 나노구조체(310)와 같이 투명하며, 유사한 에너지 밴드 갭(Energy band gap)을 가지는 물질이라면 본 발명의 과제해결수단이 동일하며 얼마든지 대체하여 본 발명의 기술적 사상을 수행할 수 있다.
상부 전극(400a)의 경우는 본 발명의 금속산화물 나노구조체(310)를 구비한 투명 자외선 센서 제작을 위하여 투명한 전극으로 사용하였다. 본 발명은 ITO를 기반으로 한 상부 전극을 형성하였다. 금속산화물 나노구조체 상부에 투명전극 형성법은 최초로 보고되는 신규한 제조방법이지만 금속산화물 나노구조체 상부에 전극을 투명한 것으로 형성하는 것이라면 본 발명의 과제해결을 위한 수단은 동일하며, 따라서 ITO가 아닌 다른 투명한 전극을 금속산화물 나노구조체 상부에 형성하여 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서를 실시하는 것이면 본 발명과 기술적 사상을 같이 한다고 할 수 있다.
본 발명의 제작 과정을 다음에서 설명한다.
우선, 내열성을 가진 코닝 글라스위에 ITO층을 하부 전극으로 섭씨 300도의 조건하에서 RF 마그네트론(magnetron) 스퍼터링 방식으로 성장한다. 이 때 코닝 글라스는 고온에서 금속산화물 나노구조체를 성장하기 때문에 고온 성장을 고려한 유리 기판이다. 참고로 코닝 글라스는 섭씨 700도까지 변형 없이 견딜 수 있다.
ITO기판 위에 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)법으로 절연막 층 MgO와 산화아연 나노구조를 성장한다. 이때 MgO두께는 시간으로 조절하며 시간은 5, 10, 20분으로 하였다. 도 2는 ITO기판 위에 성장된 절연막 층 MgO가 균일한 두께로 잘 성장된 것을 보여주는 이미지이다. 실험에서 보여준 MgO두께는 12nm이다.
다음은 절연막 층 MgO 위에 산화아연 금속산화물 나노구조체(310) 제조 방법이다.
금속산화물 나노구조체(300)은 크게 세가지 형태로 성장 시킬 수 있는데, 기본적인 형태로는 크게 나노 와이어(nanowire), 나노 월(nanowall), 박막(film) 등 세 가지로 분류 할 수 있다. 이들 세 가지 형태는 상기 절연막 층(200)의 두께에 의해 좌우 되는데, 절연막(200) 층의 두께가 6 내지 10nm이하의 경우에는 나노 와이어(nanowire), 절연막 층(200) 층의 두께가 10nm초과 내지 24 nm이하의 경우에는 나노 월(nanowall), 절연막 층(200) 층의 두께가 24nm를 초과하는 경우 박막의 형태로 금속 산화물 나노구조체가 성장되었다. 본 발명은 금속산화물 나노구조체를 ZnO를 이용한 금속화물 나노구조체를 성장시켰다. 도 3은 투명한 절연막 층인 MgO층(210) 상에 형성된 금속 산화물 나노구조체를 나타낸 것이다. 구체적으로는 도 3a는 나노 와이어(310a), 도 3b는 나노 월(310b), 도 3c는 박막(310c)를 나타낸다.
다음은 금속 산화물 나노구조체(300) 상에 투명 ITO전극을 형성하는 제조 방법이다.
기존 나노선 기반 광센서의 경우, 나노선 가운데 한 개를 때어내어 TFT 구조를 이용하여 센서연구를 접근하였다. 하지만 이러한 공정은 공정 수가 많고 단일 나노선을 사용하기 때문에 나노선으로부터 형성되는 광전자의 개수가 적어 광전류 시그널이 작다. 따라서 고밀도 나노선을 이용한 센서가 제작되려는 시도가 많았고, 그 시도 가운데 가장 큰 문제점이 전극형성이였다. 고밀도 나노선 상부에 전극을 형성해야 나노선의 표면효과를 극대화하여 표면에서 많은 양의 광전자를 형성할 수 있다. 하지만 기존 연구에서는 주로 나노선에 절연특성의 물질(폴리머 등)을 채우고 상부를 건식식각법으로 깍아 그 후에 전극을 형성하는 방법을 채택하였다. 하지만 이러한 방법은 나노선을 표면을 덮어버려 표면에서 발생되는 전자를 가질 수 없다. 본 연구에서는 스퍼터 방식으로 ITO를 증착하였고, 압력 변수에 따라 나노선 상부에만 이차원의 박막형태로 존재하는 전극을 얻을 수 있었다. 이러한 고밀도 나노선 상부 투명전극 형성법은 최초 보고되는 것이다.
도 4의 (a), (b), (c)는 각각 산화아연 나노선 상부에 투명전극 ITO 가 sputtering 온도 변화에 따라 증착된 형태(morphology)를 SEM으로 관찰하였다. 100도에서 증착된 도 4(a)의 경우 ITO Grains 의 접촉은 우수하나, 산화아연 나노선 모든 표면에 많은 양의 ITO 가 증착된 모습이 관찰되었다. 반대로 300도에서 증착 된 도 4(b)는 ITO Grains 의 접촉이 우수한 형태(morphology)를 확인할 수 있으며, 더불어 나노선 표면에 ITO 증착 되지 않음을 확인할 수 있다. 500도에서 증착된 도 4(c)의 경우 나노선 표면에 ITO가 거의 증착 되지 않았고 ITO Grains의 접촉 역시 전체적으로는 우수한 형태(morphology)를 보여주나 일부 영역에서 300도에서 증착된 시편과 비교했을 때 오히려 접촉이 되지 않은 부분을 관찰할 수 있었다. 이는 500도에서 증착된 ITO의 경우 저온에서 증착된 시편보다 고온에서 결정화가 많이 진행 되었기 때문에 생겨나는 현상이라고 생각된다. 도 4의 (d),(e),(f)는 각각 산화아연 나노구조 상부에 투명전극 ITO가 스퍼터링(sputtering) 압력 변화에 따라 증착된 형상(morphology)을 SEM으로 관찰하였다. ITO Grains 의 접촉 향상을 위해 W.P의 변화를 주었는데 W.P 3mtorr 도 4(d) 의 경우 ITO Grains의 접촉이 대체로 균일한 편이지만, 일부 영역에서 ITO Grains의 접촉이 되지 않은 부분을 확인할 수 있었다. 이는 W.P 3mtorr에서는 플라즈마 스캐터링(scattering)이 많이 일어 나지 않아 수평 방향으로의 성장이 잘 되지 않은 결과라 할 수 있다. W.P 5mtorr 도 4(e) 의 경우 ITO Grains 의 접촉이 되지 않은 부분을 찾을 수 없을 만큼 Grains 사이의 접촉이 매우 균일한 형태(morphology)를 확인 할 수 있었다. 이는 W.P 5mtorr에서는 플라즈마 스캐터링(scattering)이 수평 방향으로의 성장에 도움을 준 결과라고 할 수 있다. ITO Grains의 접촉을 더욱 증가 시키기 위해 W.P 를 10mtorr로 증가시켰는데 도 4(f) 를 보면 ITO Grains 의 접촉이 오히려 잘 되지 않은 결과를 확인할 수 있었다. 도 4(f) 의 SEM cross 사진을 보면 도 4(d), 도 4(e)에서는 관찰 할 수 없는 산화아연 나노선 표면에 ITO가 증착된 결과를 확인할 수 있다. 이는 W.P 를 많이 증가 시키면 플라즈마 scattering 이 과도하게 일어나서 나노선 상부에서만 ITO 가 증착되지 않고 나노선 사이로 침투한 결과라 할 수 있다.
결과에서 볼 수 있듯이 5mtorr의 압력조건하에서 고밀도 나노선 위 박막형 투명전극을 형성한 것을 볼 수 있다. 10mtorr의 경우, 나노선 안쪽으로 침투하여 증착된 것을 볼 수 있다. 본 발명은 W.P 5mtorr 조건에서 수행하였고, 그림에 삽입되었던 투과전자현미경 이미지에서 볼 수 있듯이 나노선 표면에 침투없이 상부에서만 전극이 형성된 것을 볼 수 있습니다.
도 5는 투명센서 제작 순서를 나타낸다. 우선 투명기판인 코닝 글래스 위에 하부 전극인 ITO를 스퍼터방식으로 성장한다. 이때 코팅 글래스는 고온에서 나노선을 성장하기 때문에 고온성장을 고려한 유리기판이다. 참고로 코닝 글래스는 700도까지 변형없이 견딜 수 있다. 그 후 ITO 기판 위에 MOCVD법으로 절연막 층(MgO)와 산화아연 나노구조를 성장한다. 이때 MgO 두께는 시간으로 조절하며 시간은 5, 10, 20분으로 하였다. 도 2에서 보듯이 ITO 기판위에 성장된 MgO가 균일한 두께로 잘 성장된 것을 보여주고 있다. 두께는 12nm이다. 이렇게 성장된 ZnO/MgO/glass 구조에 염산을 이용하여 ZnO와 MgO를 제거한다. 이는 하부전극이 드러나게 하기 위함이며 염산은 20%짜리 희석된 것을 사용하였다. 이러한 하부전극의 형성은 반드시 이러한 방법에 국한할 필요는 없고, 하부 전극을 ITO 기판으로 이용하기만 하면 된다. 본 발명의 경우는 ITO기판의 일부를 하부 전극으로 사용하기 위하여 본 실험과 같은 방법으로 실시한 것일 뿐이다. 이후 상부전극 형성을 위해 하부전극을 열태이프로 가리고 스퍼터방식으로 ITO를 증착한다. ITO 증착기술은 도 4에서 설명한 것과 같으며, 도 4에서 볼 수 있듯이 박막형태로 완벽히 붙어있는 ITO 상부전극을 볼 수 있다. 도 4b에서 ITO층이 나노선 표면으로의 침입은 없음을 확인하였다.
다음은 금속산화물 나노구조체를 구비한 투명 자외선 센서의 동작원리에 대한 설명이다.
도 6과 도 7은 ITO 상하부 전극형태의 대칭구조에서 MgO층이 삽입됨에 따른 센서 구동의 메커니즘을 설명하는 도면이다. 먼저 자외선이 조사되지 않는 경우, MgO가 +에 위치할때는 산화아연을 따라 충분한 가속시간과 계면에서 형성된 전계로 인해 가속된 전자는 MgO를 통과해 전류가 흐른다. 하지만, MgO가 -에 위치할 경우, 산화아연을 거치지 못하고 MgO와 ITO와 산화아연 간의 일함수 장벽이 동시에 존재함에 따라 통과하지 못하여 매우 작은 전류가 흐른다. 따라서 정류곡선이 얻어지는 것이다. 그리고 자외선을 조사했을 때, 광전류는 나노선의 표면에서 형성되기 때문에 +에 위치할 경우, 이미 많은 흐르는 상태에서 같이 흘러 거의 표시가 없고, -에 위치할 경우 통화하지 못하는 매우 작은 배경전류 상태에서 나노선 표면에서 형성된 전자가 기여하여 높은 광전류 향상 특성을 볼 수 있다.
다음은 금속산화물 나노구조체의 종류에 따른 센서의 성능 비교이다.
도 8 내지 도 10에서 볼 수 있듯이 나노구조 형상에 따라 다른 표면적 특성을 지닌다. 특히, 단위면적당 나노구조의 표면적은 나노선>나노월>박막 순서이다. 하지만 도 8 내지 도 10의 결과에서 나노월이 나노선보다 광전류가 더욱 향상되었다. 이는 표면적은 나노선이 크지만 나노월 표면이 나노선에 비해 많은 산소공공을 가짐에 따라 산소흡착이 쉽고 흡착된 산소에 따른 표면 특성이 달라 광전류가 나노선에 비해 더욱 많아진 것으로 생각된다. 따라서 본 발명에에서 나노월이 삽입된 투명센서가 가장 좋은 특성을 지닌다. 박막구조에서는 낮아진 광전류 특성을 보여 표면적이 향상된 나노구조에서 광전류 양이 많음을 간접적으로 알 수 있다.
도 11은 나노월의 구조를 지닌 금속산화물 나노구조체의 회복속도 측정을 위한 도면이다. 측정된 회복속도는 220ms으로 매우 빠른 회복속도를 보여 우수한 광센서 제작이 가능함을 알 수 있다.
도 12에서 보면 측정된 파장별 응답도는 나노구조체의 표면적 특성에 따라 나노월>나노선>박막 순서로 응답도가 높은 것을 알 수 있다. 이는 도 13의 투명도 측정결과와 일치하는 결과로 계면에서 Mg의 확산에 따른 산화아연 나노선의 밴드갭이 계면에서 확장됨에 따른 것으로 생각된다.
다음은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서를 화재경보장치로 응용한 것이다.
도 13은 본 발명인 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서를 화재경보장치에 응용한 것이다. 금속산화물 나노구조체는 고 응답성을 가지며 크기를 작게 만들 수 있으므로 휴대 가능한 화재경보장치를 구성할 수 있다.
콤팩트한 사이즈로 제작한 휴대형 화재경보장치의 경우 전력공급이 불가능한 지역이나, 전력의 공급이 어렵고 일시적으로 화재 발생여부를 감지해야할 필요가 있는 장소의 경우에 아주 유용하게 활용할 수 있다. 전력공급부(700)는 내장 배터리로 구성될 수 있으며, 이 경우 내장 배터리는 일회용 배터리를 사용할 수 있지만, 바람직하게는 재충전 배터리를 사용하여 지속적으로 사용 가능한 휴대형 화재경보장치로 활용할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
100. 기판(ITO)
200. 절연막 층(200)
300. 금속산화물 나노구조체
400. 전극
500. 내열 글라스
600. 금속산화물 나노구조체 자외선 센서를 이용한 화재감지센서부
700. 전력공급부
800. 조명장치
900. 부저
200. 절연막 층(200)
300. 금속산화물 나노구조체
400. 전극
500. 내열 글라스
600. 금속산화물 나노구조체 자외선 센서를 이용한 화재감지센서부
700. 전력공급부
800. 조명장치
900. 부저
Claims (17)
- 투명 기판;
상기 투명 기판 상에 형성된 절연막 층;
상기 절연막 층 상에 금속산화물로 이루어지는 금속산화물 나노구조체; 및
상기 금속산화물 나노구조체의 상단면에 형성된 전극을 포함하며,
상기 투명 기판을 하부 전극으로 하고 상기 금속산화물 나노구조체의 상단면에 형성된 전극을 상부 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제1항에 있어서,
상기 투명전극은 ITO, CNT, SnO2, ZnO, IZO, 그래핀(graphene) 또는 FTO 중 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제1항에 있어서,
상기 절연막 층은 투명한 비정질의 금속산화물인 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제3항에 있어서,
상기 금속산화물은 산화마그네슘(MgO)인 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제1항에 있어서,
상기 금속산화물 나노구조체는 산화아연(ZnO) 나노선, 나노월 또는 박막 중 어느 하나를 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 투명 기판;
상기 투명 기판 상에 형성된 산화마그네슘(MgO) 절연막 층;
상기 산화마그네슘(MgO) 절연막 층 위에 형성된 산화아연(ZnO)나노구조체;
상기 산화아연(ZnO) 나노구조체 상단면에 형성된 전극; 및
상기 투명 기판을 하부 전극으로하고, 산화아연(ZnO) 나노구조체의 상단면에 형성된 투명한 전극층을 상부 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제6항에 있어서,
상기 하부 전극은 상기 산화마그네슘(MgO) 절연막 층 일부를 제거하여 접속되는 것을 특징으로하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제6항에 있어서,
상기 산화아연(ZnO) 나노구조체는 나노선, 나노월 또는 박막 중 어느 하나를 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제8항에 있어서,
상기 투명한 기판은 ITO, CNT, SnO2, ZnO, IZO, 그래핀(graphene) 또는 FTO 중 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제8항에 있어서,
상기 산화마그네슘(MgO) 절연막 층의 두께가 6 내지 24 nm인 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제6항에 있어서,
산화아연(ZnO) 나노구조체의 상단면에 형성되는 전극은 산화아연(ZnO) 나노구조체의 상단면의 일부면 또는 전면에 형성되는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제8항에 있어서,
상기 전극 중 하부 전극은 양(positive)극으로 하고, 산화아연(ZnO) 나노구조체의 상단면에 위치한 상부 전극은 음(negative)극으로 하는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서. - 제8항에 있어서,
상기 산화아연(ZnO) 나노구조체는 산화마그네슘(MgO) 절연막 층 상에 수직되는 방위로 성장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제8항에 있어서,
상기 산화아연(ZnO) 나노구조체는 우르짜이트(wurtzite) 결정 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제6항에 있어서,
상기 투명기판 하부에 내열성 글라스를 부착된 것을 특징으로 하는 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선 센서. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 금속산화물 나노구조체를 구비한 자외선센서를 포함하는 화염감지센서부;
상기 자외선센서가 자외선을 감지하면, 상기 화염감지센서부로부터 신호를 받아 경보를 하는 화재경보부; 및
상기 화염감지센서부와 화재경보부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재경보장치. - 제16항에 있어서,
상기 전력공급부는 내장 배터리인 것을 특징으로 하는 화재경보장치.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101415376B1 (ko) * | 2013-03-18 | 2014-07-04 | 조선대학교산학협력단 | 에칭된 광섬유 브래그 격자 및 아조벤젠 폴리머 기반의 자외선 센서 |
| CN103346199A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-10-09 | 合肥工业大学 | 基于单层石墨烯/氧化锌纳米棒阵列肖特基结的紫外光电探测器及其制备方法 |
| CN103346199B (zh) * | 2013-07-10 | 2015-09-16 | 合肥工业大学 | 基于单层石墨烯/氧化锌纳米棒阵列肖特基结的紫外光电探测器及其制备方法 |
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