초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 순차적 화학기상증착법 기반의 고순도 혼성나노구조 제작 기술과 새로운 전류증폭 메커니즘을 토대로 산화아연나노선과 2차원 전도성 나노박막 혼성구조 기반의 고응답도 자외선 검출소자를 개발하고, 희생층을 이용한 전사 기법 적용을 통해 유연소자로 확장해 나가는 것을 목표로 하였다. 이의 목표 응용으로서 최근 급속도로 수요가 늘고 있는 웨어러블디바이스, 사물인터넷 등 보다 다양한 사용환경 하에서 고신뢰도의 빠른 자외선 검출 및 대응을 실현하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 연차별 세부 연구추진 목표로서 다음

□ 연구개요
본 연구는 순차적 화학기상증착법 기반의 고순도 혼성나노구조 제작 기술과 새로운 전류증폭 메커니즘을 토대로 산화아연나노선과 2차원 전도성 나노박막 혼성구조 기반의 고응답도 자외선 검출소자를 개발하고, 희생층을 이용한 전사 기법 적용을 통해 유연소자로 확장해 나가는 것을 목표로 하였다. 이의 목표 응용으로서 최근 급속도로 수요가 늘고 있는 웨어러블디바이스, 사물인터넷 등 보다 다양한 사용환경 하에서 고신뢰도의 빠른 자외선 검출 및 대응을 실현하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 연차별 세부 연구추진 목표로서 다음 세 가지의 핵심 요소기술을 개발하고자 하였다. 먼저 (1) 순차적 화학기상증착법 기반 탄소나노튜브 박막, 그래핀, MoS2 등 고순도 고결정성의 2차원 전도성 나노박막 형성 및 산화아연 나노선과의 혼성구조화 기술을 개발하고, 이를 바탕으로 (2) 박막구조 패터닝/튜닝 및 전하이송 차단막 도입 등을 통한 전류증폭 메커니즘 창출 및 이를 활용한 고응답도 자외선 검출소자를 구현하며, 최종적으로는 (3) 희생층을 이용한 혼성계층소자구조의 유연기판에의 전사 및 유연소자를 개발하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제에서는 연구목표 달성을 위해 총 3년의 연구기간 동안 연차별 핵심 연구주제를 명확히 단계화하여 이전 단계 연구내용을 토대로 다음 단계 연구로 발전시키는 유기적 연구추진 계획에 입각해 다음 연구를 수행하였다. 먼저 1차년도 세부 연구내용으로 고순도 고결정 나노박막 및 나노선 성장조건 및 나노박막-절연막-나노선 혼성구조 기반 자외선 검출 아키텍쳐링을 위한 순차적 화학기상증착법 기본공정 조건 확립에 착수하였다. 2차년도에는 이러한 혼성구조 아키텍쳐의 안정적 제작 공정을 최적화하고, 이의 박막소자로의 수월 응용을 위한 롤링 기반 나노박막 제조 기술을 개발 확립하였다. 마지막 3~4차년도에는 자외선 검출 기초특성을 확인하였고, 아울러 양산화를 위한 롤투롤 대면적 제조공정 기반 유연소자화 개발 방안에 대해 연구하였다. 기존 연구 목표대비, 매개절연막을 이용한 나노선 내 전자 축적 및 이를 통한 박막채널 내의 이송유도전류를 증폭시키는 메커니즘의 기초 검증을 수행하였으나, 이를 최종 소자에 적용하는 것은 후속으로 심화 연구를 추진 중이다. 또한 MoS2 등의 2차원 나노박막 소재의 합성기술을 확보하였으며, 이를 토대로 상기 자외선 검출용 혼성구조 내 삽입 기술의 완벽한 구현 작업이 아울러 진행되고 있다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구개발결과는 고순도 나노물질 합성을 위한 CVD 공정 개발, 개별 나노물질들의 상호보완적 시너지를 낼 수 있는 혼성구조 개발, 이의 자외선 검출 소자로의 응용 기술 및 롤투롤 공정 접목을 통한 실용화 전략기술 등을 망라하고 있다. 본 연구 개발결과가 제시하는 순차적 CVD 공정으로 합성되는 고순도 혼성나노구조 기반의 자외선 검출소자 제작 기술은 학술적으로는 기존 수열반응법을 대체한 순차적 CVD법 기반 공정을 개발 도입함으로써 고순도 고결정성의 나노아키텍쳐링 기술 창달에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 산업 및 사회적으로는 소자 구조의 후속 심화 최적화 및 유연소자의 완성도 제고를 통해 극미량의 자외선을 높은 신뢰도로 검지하는 시스템으로서 미용, 헬스케어, 기상관측, 에너지 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것이며, 여러 관련 산업에 기반기술을 제공함과 동시에 웨어러블디바이스, 사물인터넷 등 최신 산업 트렌드에 맞는 맞춤형 목표 응용 비전을 제시한다는 점에서 그 중요성이 높다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1-1. 본 연구개발의 필요성 ... 3
• 1-2. 본 연구개발의 목표 ... 4
• 1-3. 연구기술개발 범위 및 연구수행 방법 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-1. 탄소나노튜브(Carbon Nanotube;CNT)와 산화아연 나노와이어(ZnO Nanowire;ZNW)의 혼성구조를 위한 CVD(chemical vapor deposition; CVD) 장비 set-up 및 공정조건 확립 ... 5
• 2-2. CNT-ZnO 혼성구조 제작 공정 개발 ... 6
• 2-3. 롤링을 통한 CNT의 박막화 ... 8
• 2-4. 탄소나노튜브와 산화아연 나노와이어 혼성 구조의 센서 성능 확인 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 3-1. 자외선 검출 기술의 중요성 및 기존 기술의 문제점 ... 10
• 3-2. 고응답도(responsivity) 및 빠른 응답속도(response time)를 갖는 자외선 검출 기술 개발의 중요성 ... 11
• 3-3. 유연 자외선 검출소자 기술 개발 및 양산화 비전의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 32
• 끝페이지 ... 47