초록 ▼

ㅇ 본 연구는 유전영동 힘을 사용하여 탄소나노튜브(CNT)를 미세전극 사이에 정렬 및 조립 시킨 뒤, 줄열을 이용하여 CNT를 파괴시킴으로써 나노 크기의 간극을 제작하여 이를 기반으로 양자점을 포집하여 응집체를 구성함으로써 나노 크기의 광기전 소재/소자를 구성하는 데 그 목적이 있다. 이러한 방법은 고비용, 고진공 환경을 요하는 나노기전식각(NEMS) 방법 등을 필두로 한 패터닝 기술에 비해 간단하고 저비용으로 수십 나노미터의 간극을 갖는 전극을 제작할 수 있다는 장점이 있다. 또한 전극 재료로써 종횡비가 매우 큰 CNT를 사용하기

ㅇ 본 연구는 유전영동 힘을 사용하여 탄소나노튜브(CNT)를 미세전극 사이에 정렬 및 조립 시킨 뒤, 줄열을 이용하여 CNT를 파괴시킴으로써 나노 크기의 간극을 제작하여 이를 기반으로 양자점을 포집하여 응집체를 구성함으로써 나노 크기의 광기전 소재/소자를 구성하는 데 그 목적이 있다. 이러한 방법은 고비용, 고진공 환경을 요하는 나노기전식각(NEMS) 방법 등을 필두로 한 패터닝 기술에 비해 간단하고 저비용으로 수십 나노미터의 간극을 갖는 전극을 제작할 수 있다는 장점이 있다. 또한 전극 재료로써 종횡비가 매우 큰 CNT를 사용하기 때문에 구배가 및 크기가 큰 전기장을 유도함으로써 유전영동 힘으로 수 나노미터 크기의 양자점(QD)을 조립 및 정렬할 수 있다. 유한요소 방법 등을 포함한 해석을 통해 획득한 유전영동 힘 유도 관련 적합한 조건들을 사용하여 성공적으로 최소 18.8㎚의 길이의 나노 간극을 가지는 CNT 전극을 제작할 수 있었다. 또한 CNT 전극을 기반으로 형성된 나노 간극 사이에 유전영동 힘을 순차적으로 적용하여 약 2.9㎚의 황화납 QD를 성공적으로 포집 및 응집할 수 있었다. 이렇게 제작된 QD 응집체 기반으로 나노 광기전 소자를 제작하여 적외선 또는 자외선 관련 광전 반응을 확인함으로써 본 소자가 광센서로 활용될 수 있음을 보여 주었다.

(출처 : 최종보고서)

Abstract ▼

In this research, we attempt to fabricated carbon nanotube (CNT) electrode with nano meter scaled gap by using sequential application of an alternative current (AC) dielectrophoretic (DEP) force. The nano-gap in the middle of CNT is formed by electrical break down which is induced by Joule heating.<

In this research, we attempt to fabricated carbon nanotube (CNT) electrode with nano meter scaled gap by using sequential application of an alternative current (AC) dielectrophoretic (DEP) force. The nano-gap in the middle of CNT is formed by electrical break down which is induced by Joule heating.

This fabrication method is conducted under atmospheric condition with low cost apparatus set up, and production yield can be also monitored in a real time by in-situ measurement of electrical signal. Therefore, we can fabricated about tens of nano meter scaled electrode gap through simple and low cost method as compared to conventional lithography techniques that needs to high vacuum environment and expensive instrument with complex fabrication process.

In addition, we could generate DEP force fully enough to manipulate quantum dot (QD) through the CNT electrode with nano-gap. In general, it is impossible to manipulate the QD by using DEP force. Because nano materials under 10㎚ is dominated by thermal force associating with Brownian motion, rather than other external force. Therefore, to manipulate the QD by electric field, the large strength of electric field is need to overcome the thermal force. Strength of electric field is inversely dependent upon both gap size of electrode and shape of electrode. So we used the CNT having large aspect ratio that can generate large electric field gradient, and we also fabricated nano-gap in the middle of CNT electrode to significantly increase the strength of electric field.

As a result, we could successfully fabricated the CNT electrode with nano-gap through the Joule heating followed by application of DEP force. The minimum size of nano-gap is 18.8㎚. We could also trap the PbS QDs between CNT electrode by DEP force, and the size of QD aggregates can be controlled by adjusting the magnitude of electric field.

Finally, we tested optoelectronic response of device comprising with CNT electrode and QD aggregates under infra-red (IR) or ultra-violet (UV) illumination. This nano optoelectronic device showed that resistance value under zero bias well followed the input signal of UV or IR illumination. This experimental results indicated that this hybrid type optoelectronic device have potential to used in optical sensor applications, and might give some another way to improve the electronic performance of QD conducting film.

(출처 : SUMMARY)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2최종보고서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 6CONTENTS ... 7목차 ... 8제1장 연구개발과제의 개요 ... 9 1. 연구개발의 목적 ... 9 2. 연구개발의 필요성 및 범위 ... 9제2장 국내외 기술개발 현황 ... 10 1. 국외 기술개발 현황 ... 10 2. 국내 기술개발 현황 ... 11제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12 1. 유전영동 힘 (dielectrophoretic force, FDEP) 관련 해석 ... 12 2. 유전영동 힘 및 줄열 기반 나노간극을 포함한 나노전극 제작 ... 13 3. 유전영동 힘 기반 양자점 응집체 형성 ... 17 4. 나노 광기전소자의 광전특성 평가/분석 ... 19제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 22 1. 목표달성도 종합 ... 22 2. 관련분야에의 기여 ... 25제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 26제6장 연구시설·장비 현황 ... 26제7장 참고 문헌 ... 27끝페이지 ... 28