나노 이종접합체의 합성 및 구조 분석

Abstract

나노이종접합체는 하나의 물질에서는 보여지지 않는 새로운 물성을 가질 수 있다. 최근, 다양한응용성에 대한 기대로 1차원 등 낮은 차원의 나노구조를 넘은 3D 계층적 나노 이종접합체 구조에 대한 관심이 많아지고 있다. 특히, 기판 위에 방향성 있게 합성된 나노 이종접합체 구조는 3D nanodevice를 실현시키는 데 유용하다. 우리는 기상증기이송법을 이용하여 특정 조건 하에서 어떠한 촉매나 보조체를 사용하지 않고 오직 기판과 물질간의 배열만을 이용하여 기판 위에 금 나노선과 은 나노판을 수직 성장시켰다. 그렇게 방향성 있게 성장한 나노 구조 위에 다시 산화아연 나노선을 수직 성장시킴으로써 3D 나노구조를 건축하는데 성공하였다. 이렇게 방향성 있게 성장한 나노 이종 접합체 구조는 물질의 새로운 물성이 기대될 뿐만 아니라 합성된 기판 자체가 devices등으로서의 응용도 기대된다. 우선 STO(110) 기판 위에 기상증기이송법을 이용하여 금 나노선을 수직성장하였다. 금 나노선 위에 성장한 산화아연 나노선은 금 나노선에 대해 수직한 여섯방향으로 성장한 것을 관찰할 수 있다. 또한 어떤 촉매도 사용하지 않고 오직 lattice match만을 이용하여 r-plane사파이어 기판 위에서 은 나노판이 방향성 있게 성장하였다. 그리고 산화아연과 은과의 좋은 epitaxial relationship으로 두 물질도 방향성 있게 성장할 수 있었다. 이렇게 합성된 나노 이종접합체 구조들은 SEM, TEM, XRD, EDS 를 이용하여 구조를 분석하였다. 마지막으로 팔라듐-플라티늄 코어-쉘 나노구조의 경우 앞선 방법과는 약간 다르게 첫단계는 간단한 기상증기이송법을 이용하여 팔라듐 나노판을 합성한 뒤 두번째 단계의 경우 액상에서 플라티늄 쉘을 합성하게 된다. 이처럼 두 물질이 혼성화를 이루어 새로운 구조를 가지게 되면 원래 각각의 물질이 가지고 있던 물성보다 더 좋은, 혹은 가지고 있지 않던 새로운 물성을 가질 수 있는 가능성을 가지게 된다는 데에서 관심이 집중되고 있다.