직경 5나노미터의 금속 은 나노와이어 연속 제조기술 개발
모체에 전자선 조사로
산업기술종합연구소 四國센터의 田洋二 주임연구원은 직경 5나노미터의 금속 은 나노와이어를 연속적으로 제조하는 기술을 개발했다. 은 이온을 흡착한 모체에 전자선을 조사하는 것만으로 아스펙트비 2000 이상의 세계 최장 은세선을 합성할 수 있다. 차세대 집적회로의 배선재료나 플랫파넬 디스플레이의 전자방출원 등에의 응용을 기대할 수 있다고 한다.
개발한 제조법은 인산 지르코늄계 화합물에 은을 흡착시킨 모체를 사용한다. 전자선을 모체에 쏘이면 표면의 일부가 마이너스이온으로 대전하며, 내부의 은이온을 끌어당긴다. 끌어당겨진 은이온은 그 자리에서 금속은으로 환원되어 밖을 향해 은 세선으로 뻗는다.
이 반응이 연속적으로 생겨, 거미가 실을 뽑듯이 모체 내의 은이 없어질 때까지 금속은 나노와이어가 성장한다. 주사전자현미경으로 관찰하는 가운데, 현미경의 전자에 의한 작용으로 합성이 일어나는 구조를 우연히 발견했다고 한다.
지금까지의 실험에서 직경 5~40나노미터, 길이 0.1~1밀리미터의 은 나노와이어 합성을 확인했다. 은의 양을 늘리면 원리적으로는 길이를 무한하게 할 수 있다. 모체의 구성을 바꿈으로써 은 등 다른 금속 나노와이어의 합성도 가능하다.
앞으로의 전자 디바이스 배선재료로서 직경 몇 나노미터의 카본나노튜브나 금속 나노와이어의 응용이 기대되고 있다. 다공질 실리카를 주형으로 사용하여 금속 나노와이어를 합성한 보고예는 이미 있지만, 길이가 수 천 나노미터 정도여서 응용이 어려웠다.
이번에 개발에 성공한 은 나노와이어는 금속 가운데에서도 가장 전자가 잘 통하는 성질을 가지고 있고, 게다가 효율적으로 제조할 수 있다는 특징이 있다. 앞으로는 직경 1나노미터의 세선화와 보다 긴 은 나노와이어의 제조기술을 확립하여 실용화해 나갈 예정이다. (NK)
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