KR20100106806A - Composite of nanowire and nanodot, and optical device having the composite - Google Patents
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Abstract
Description
나노와이어와 나노도트의 복합체 및 이를 구비하는 광소자가 제공된다. Provided are a composite of nanowires and nanodots and an optical device having the same.
지금까지는 전자소자 물질로서 많은 주목을 받아온 실리콘 재료는 벌크 상태에서는 그 발광효율이 낮아서 디스플레이 장치나 광전자 소자 분야 등으로의 이용에 한계가 있었다. 이러한 이유 때문에 디스플레이 장치, 레이저 소자, 발광 소자, 수광 소자 등과 같은 광소자 분야에서는 비실리콘 계열의 화합물 반도체 또는 산화물 반도체가 이용되고 있다. 하지만, 이러한 화합물 반도체 또는 산화물 반도체는 발광 효율은 매우 높지만 실리콘 재료에 비해 재료 비용 및 공정 비용이 많이 들며, 또한 기판 상에 양질의 화합물 반도체 박막 또는 산화물 반도체 박막을 형성하기가 어렵고, 실리콘 칩 상에 집적화하기 어렵다는 단점이 있다. Until now, the silicon material, which has received much attention as an electronic device material, has a low luminous efficiency in the bulk state, and thus has limited use in the field of display devices and optoelectronic devices. For this reason, non-silicon based compound semiconductors or oxide semiconductors are used in the field of optical devices such as display devices, laser devices, light emitting devices, light receiving devices, and the like. However, such compound semiconductors or oxide semiconductors have very high luminous efficiency, but are more expensive in terms of materials and processes than silicon materials, and it is difficult to form high quality compound semiconductor thin films or oxide semiconductor thin films on substrates. It is difficult to integrate.
양자 우물(quantum well), 양자점(quantum dot), 나노와이어 등과 같은 나노 구조를 가지는 반도체 물질을 이용하여 제작된 나노 광소자는 박막형 구조의 광소자에 비해 광변환 효율이 높다. 특히 나노와이어 구조나 코어-셸(core-shell) 구조를 가지는 나노 광소자는 발광되는 빛의 파장 및 광 효율을 조절할 수 있다는 장점 이 있다. 따라서, 나노 구조의 반도체 물질이 가지는 광특성을 이용한 광소자 제작이 지금까지 활발하게 시도되고 있다. 한편, 나노와이어 또는 나노도트의 직경이 감소함에 따라 나타나는 양자 구속 효과를 이용하거나 서로 다른 에너지 밴드갭을 가지는 반도체 물질들로 이루어진 나노선을 광소자에 이용하게 되면, 광소자로부터 방출되는 빛의 파장을 보다 효과적으로 제어할 수 있고, 더 높은 광효율을 얻을 수 있다. 그리고, 서로 다른 반도체 물질을 이용하여 이종결합 구조(hetero structure), 예를 들면, 코어-셸 구조의 나노 광소자를 제작하게 되면 이 광소자로부터 방출되는 빛의 파장을 보다 효과적으로 제어할 수 있다. Nanooptic devices fabricated using semiconductor materials having nanostructures such as quantum wells, quantum dots, and nanowires have higher light conversion efficiency than optical devices having thin film structures. In particular, a nano-optical device having a nanowire structure or a core-shell structure has an advantage of controlling wavelength and light efficiency of emitted light. Accordingly, optical device fabrication using optical properties of nanostructured semiconductor materials has been actively attempted. On the other hand, by using the quantum confinement effect that appears as the diameter of the nanowires or nanodots decreases or when nanowires made of semiconductor materials having different energy bandgap are used in the optical device, the wavelength of light emitted from the optical device Can be controlled more effectively, and higher light efficiency can be obtained. In addition, when a heterostructure, for example, a core-shell structured nano-optical device is manufactured using different semiconductor materials, it is possible to more effectively control the wavelength of light emitted from the optical device.
본 발명의 실시예에 따르면 나노와이어와 나노도트의 복합체 및 이를 구비하는 발광소자를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a composite of nanowires and nanodots and a light emitting device having the same.
본 발명의 일 측면에 있어서, In one aspect of the invention,
도전성 물질을 포함하는 나노와이어; 및Nanowires comprising a conductive material; And
상기 나노와이어의 표면에 형성되는 것으로, 발광 물질을 포함하는 다수의 나노도트(nano dots);를 구비하는 나노와이어와 나노도트의 복합체가 개시된다.Formed on the surface of the nanowire, a composite of nanowires and nanodots comprising a plurality of nanodots (nano dots) including a light emitting material is disclosed.
상기 나노와이어 및 나노도트는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. The nanowires and nanodots may be composed of a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor, a group II-VI compound semiconductor, an oxide semiconductor, or a nitride semiconductor.
상기 나노와이어는 p형 또는 n형으로 도핑될 수 있다. The nanowires may be doped with p-type or n-type.
본 발명의 다른 측면에 있어서, In another aspect of the invention,
나노 사이즈의 직경을 가지는 채널(channel)이 형성된 템플릿(template)을 준비하는 단계;Preparing a template in which a channel having a diameter of a nanometer is formed;
상기 채널 내에 발광 물질을 포함하는 다수의 나노도트를 주입하는 단계;Implanting a plurality of nanodots comprising a luminescent material in the channel;
상기 채널의 내벽을 화학적 표면처리하여 상기 나노도트들을 상기 채널의 내벽에 부착시키는 단계; 및Chemically surface treating the inner wall of the channel to attach the nanodots to the inner wall of the channel; And
상기 채널 내에서 나노와이어를 성장시킴으로써 상기 나노와이어의 표면에 상기 나노도트들을 형성하는 단계;을 포함하는 나노와이어와 나노도트의 복합체 제 조방법이 개시된다. Disclosed is a method of manufacturing a composite of nanowires and nanodots, comprising: forming the nanodots on the surface of the nanowires by growing nanowires in the channel.
상기 채널이 형성된 템플릿을 준비한 다음, 상기 채널 내에 나노와이어의 성장을 위한 촉매 금속을 주입하는 단계가 더 포함될 수 있다. After preparing the template on which the channel is formed, the method may further include injecting a catalyst metal for growth of nanowires into the channel.
상기 나노와이어는 화학기상증착법(CVD; chemical vapor deposition)에 의해 성장될 수 있다. The nanowires may be grown by chemical vapor deposition (CVD).
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, In another aspect of the invention,
기판 상에 나노 사이즈의 직경을 가지는 채널이 관통되어 형성된 템플릿을 마련하는 단계;Providing a template formed through a channel having a diameter of a nano size on the substrate;
상기 채널 내에 발광 물질을 포함하는 다수의 나노도트를 주입하는 단계;Implanting a plurality of nanodots comprising a luminescent material in the channel;
상기 채널의 내벽을 화학적 표면처리하여 상기 나노도트들을 상기 채널의 내벽에 부착시키는 단계; 및Chemically surface treating the inner wall of the channel to attach the nanodots to the inner wall of the channel; And
상기 채널 내의 기판으로부터 나노와이어를 성장시킴으로써 상기 나노와이어의 표면에 상기 나노도트들을 형성하는 단계;을 포함하는 나노와이어와 나노도트의 복합체 제조방법이 개시된다. Disclosed is a method for manufacturing a composite of nanowires and nanodots, comprising: forming the nanodots on a surface of the nanowires by growing nanowires from a substrate in the channel.
상기 기판은 도전성 기판이 될 수 있다. The substrate may be a conductive substrate.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서,In another aspect of the invention,
도전성 물질을 포함하는 복수의 나노와이어; A plurality of nanowires comprising a conductive material;
상기 나노와이어들 각각의 표면에 형성되는 것으로, 발광 물질을 포함하는 다수의 나노도트(nano dots); 및A plurality of nano dots formed on a surface of each of the nanowires and including a light emitting material; And
상기 나노도트들을 덮도록 상기 나노와이어들 각각을 둘러싸는 것으로, 도전 성 물질을 포함하는 복수의 셸(shell);을 구비하는 광소자(optical device)가 개시된다.An optical device including a plurality of shells including a conductive material is provided to surround each of the nanowires to cover the nanodots.
여기서, 상기 광소자는 상기 나노와이어들과 전기적으로 연결된 제1 전극과 상기 셸들과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 더 포함할 수 있다. The optical device may further include a first electrode electrically connected to the nanowires and a second electrode electrically connected to the shells.
상기 나노도트들 및 나노와이어는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 셸은 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체, 질화물 반도체 또는 전도성 고분자로 이루어질 수 있다. The nanodots and nanowires may be made of a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor, a group II-VI compound semiconductor, an oxide semiconductor, or a nitride semiconductor. The shell may be made of a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor, a group II-VI compound semiconductor, an oxide semiconductor, a nitride semiconductor, or a conductive polymer.
상기 나노와이어가 p형으로 도핑되고, 상기 셸이 n형으로 도핑될 수 있다. 또한, 상기 나노와이어가 n형으로 도핑되고, 상기 셸이 p형으로 도핑될 수도 있다. The nanowires may be doped with p-type and the shell may be doped with n-type. In addition, the nanowires may be doped with n-type, and the shell may be doped with p-type.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서,In another aspect of the invention,
도전성 물질을 포함하는 복수의 나노와이어; A plurality of nanowires comprising a conductive material;
상기 나노와이어들 각각의 표면에 형성되는 것으로, 발광 물질을 포함하는 다수의 나노도트(nano dots); 및A plurality of nano dots formed on a surface of each of the nanowires and including a light emitting material; And
상기 나노도트들을 덮도록 상기 나노와이어들을 둘러싸는 것으로, 도전성 물질을 포함하는 셸 매트릭스(shell matrix);를 구비하는 광소자(optical device)가 개시된다.An optical device having a shell matrix including a conductive material is provided to surround the nanowires to cover the nanodots.
본 발명의 실시예에 의하면, 도전성 반도체 물질로 이루어진 나노와이어(110)의 표면에 발광물질로 이루어지고, 표면적이 큰 나노도트들(150)을 형성함 으로써 광효율이 향상된 고성능의 광소자를 구현할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention, the light emitting material is formed on the surface of the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어(nano wire)와 나노도트(nano dots)의 복합체(composite)를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합체는 나노와이어(110)와 상기 나노와이어(110)의 표면에 형성된 다수의 나노도트(150)를 포함한다. 여기서, 상기 나노와이어(110)는 도전성 반도체 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 나노와이어(110)는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 IV족 반도체는 예를 들면 Si, Ge 또는 SiC 등을 포함할 수 있으며, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 예를 들면, GaN, GaAs 또는 AsP 등을 포함할 수 있고, 상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체는 예를 들면, CdSe, Cds 또는 ZnS 등을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 산화물 반도체는 예를 들면, ZnO를 포함할 수 있으며, 상기 질화물 반도체는 예를 들면, 실리콘 질화물 또는 게르마늄 질화물을 포함할 수 있다. 하지만, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 나노와이어(110)는 p형 또는 n형으로 도핑됨으로써 후술하는 바와 같이 광소자(opticlal device)에 응용될 수 있다. Referring to FIG. 1, the composite according to the present embodiment includes a
상기 나노와이어(110)의 표면에 형성된 나노도트들(150)은 발광 물질로 이루 어질 수 있다. 구체적으로, 상기 나노도트들(150)은 전기적인 신호에 의해 빛을 방출하거나 빛을 받아 전기적인 신호를 발생시키는 발광 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 상기 나노도트들(150)은 상기 나노와이어(110)를 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 나노도트(150)는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. The
본 실시예에서와 같이, 도전성 반도체 물질로 이루어진 나노와이어(110)의 표면에 발광물질로 이루어지고, 표면적이 큰 나노도트들(150)을 형성함으로써 광효율이 향상된 고성능의 광소자를 구현할 수 있다. As in this embodiment, by forming a light emitting material on the surface of the
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어와 나노도트의 복합체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 2 to 5 are views for explaining a method of manufacturing a composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 소정 깊이의 채널들(channels.401)이 형성된 템플릿(template,400)을 준비한다. 여기서, 상기 채널들(401)은 나노 사이즈의 직경을 가질 수 있다. 그리고, 상기 채널들(401) 내부에 촉매 금속들(405)을 주입한다. 여기서 상기 촉매 금속들(405)은 후술하는 나노와이어(도 4의 410)의 성장을 촉진시키기 위한 것이다. Referring to FIG. 2, a template (400) on which channels (401) having a predetermined depth are formed is prepared. Here, the
도 3을 참조하면, 상기 채널들(401) 각각의 내부에 다수의 나노 도트(450)를 주입한다. 여기서, 상기 나노도트들(450)은 발광 반도체 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 나노도트들(450)은 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 채널들(401)의 내벽을 화학적으로 표면처리하게 되면, 상기 나노 도트들(450)이 상기 채널들(401) 각각의 내벽에 부착되게 된다. Referring to FIG. 3, a plurality of
도 4를 참조하면, 화학기상증착법 등을 이용하여 상기 채널들(401) 내부에서 나노와이어(410)를 성장시킨다. 이러한 나노와이어(410)의 성장 과정에서, VLS(vapor-liquid-solid) mechanism에 의해 채널(401) 내벽에 붙어있는 나노도트들(450)이 나노와이어(410)의 표면에 부착되게 된다. 여기서, 상기 나노와이어(410)는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 나노와이어(410)의 성장 과정에서 상기 채널들(401) 내에 소정의 도핑 물질을 주입함으로써 상기 나노와이어(410)를 p형 또는 n형으로 도핑시킬 수도 있다. Referring to FIG. 4,
그리고, 마지막으로 상기 템플릿(400)을 제거하게 되면 도 5에 도시된 바와 같이 나노와이어들(410)의 각각 표면에 발광물질로 이루어진 나노도트들(450)이 형성된 복합체들을 얻을 수 있다. 도 5에서는 편의상 촉매 금속(405)의 도시는 생략하였다. Finally, when the
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어와 나노도트의 복합체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 6 to 9 are diagrams for explaining a method of manufacturing a composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 기판(502)을 준비한 다음, 이 기판(502) 상에 채널들(501)이 관통되어 형성된 템플릿(500)을 마련한다. 여기서, 상기 채널들(501)은 나노 사이즈의 직경을 가질 수 있다. 상기 기판(502)으로는 도전성 기판이 사용될 수 있다. 다음으로, 상기 채널들(501) 내부에 촉매 금속들(505)을 주입한다. Referring to FIG. 6, after preparing the
도 7을 참조하면, 상기 채널들(501) 각각의 내부에 다수의 나노 도트(550)를 주입한다. 여기서, 상기 나노도트들(550)은 발광 물질을 포함한다. 구체적으로, 상기 나노도트들(550)은 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 채널들(501)의 내벽을 화학적으로 표면처리하면, 상기 나노 도트들(550)이 상기 채널들(501) 각각의 내벽에 부착되게 된다. Referring to FIG. 7, a plurality of
도 8을 참조하면, 화학기상증착법(CVD) 등을 이용하여 상기 채널들(501) 내의 기판(502) 상에서 나노와이어(510)를 성장시킨다. 이러한 나노와이어(510)의 성장 과정에서, 채널(501) 내벽에 붙어있는 나노도트들(550)이 나노와이어(510)의 표면에 부착된다. 여기서, 상기 나노와이어(510)는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 나노와이어(510)의 성장 과정에서 상기 채널들(501) 내에 소정의 도핑 물질을 주입함으로써 상기 나노와이어(510)를 p형 또는 n형으로 도핑시킬 수도 있다. Referring to FIG. 8,
그리고, 마지막으로 상기 템플릿(500)을 제거하게 되면 도 9에 도시된 바와 같이 나노와이어들(510)의 각각 표면에 발광물질로 이루어진 나노도트들(550)이 형성된 복합체들이 기판(502) 상에 마련될 수 있다. 여기서, 상기 기판(502)으로 도전성 기판을 사용하는 경우에는 상기 기판(502)은 후술하는 광소자에서 나노와이어들(도 10의 210)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(도 10의 211)의 역할을 할 수 있다. 도 9에서는 편의상 촉매 금속의 도시는 생략하였다.And finally, when the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어와 나노도트의 복합체는 전술한 방법 이외에 다른 방법으로도 제조될 수 있다. 예를 들면, 나노와이어의 표면 및 나노도트들의 표면을 각각 화학적으로 처리한 다음, 이 화학처리된 나노와이어와 나노도트들을 결합시키게 되면, 나노와이어의 표면에 나노도트들을 형성된 복합체를 얻을 수 있다. 이외에도, 나노와이어의 표면에 스퍼터(sputter), evaporator 또는 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등과 같은 증착 장비를 이용하거나 화학적인 방법을 이용하여 나노도트들을 직접 원하는 밀도로 형성함으로써 나노와이어와 나노도트들의 복합체를 제조할 수도 있다. Meanwhile, the composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention may be prepared by other methods in addition to the above-described method. For example, by chemically treating the surface of the nanowire and the surface of the nanodots, and then combining the chemically treated nanowire with the nanodots, a composite in which nanodots are formed on the surface of the nanowire can be obtained. In addition, nanowires and nanodots may be formed on the surface of the nanowires by using a deposition apparatus such as a sputter, evaporator or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), or by directly forming the nanodots to a desired density by using a chemical method. Composites may also be prepared.
이상에서 설명된 나노와이어와 나노도트의 복합체는 고성능의 다양한 광소자(optical device)에 응용될 수 있다. 이러한 광소자는 디스플레이 장치, 발광 다이오드 등과 같은 발광 소자 뿐만 아니라 이미지 센서 등과 같은 수광 소자도 포함할 수 있다. The composite of the nanowires and the nanodots described above may be applied to various optical devices having high performance. Such an optical device may include a light emitting device such as an image sensor as well as a light emitting device such as a display device and a light emitting diode.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광소자를 도시한 사시도 및 단면도이다.10 and 11 are a perspective view and a cross-sectional view showing an optical device according to another embodiment of the present invention.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 광소자는 복수의 나노와이어(210)와, 상기 나노와이어들(210) 각각의 표면에 형성되는 다수의 나노도트(250)와, 상기 나노도트들(250)을 덮도록 상기 나노와이어들(210) 각각을 둘러싸는 복수의 셸(shell,220);을 구비한다. 상기 나노와이어(210)는 도전성 반도체 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 나노와이어(210)는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 IV족 반도체는 예를 들면 Si, Ge 또는 SiC 등을 포함할 수 있으며, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 예를 들면, GaN, GaAs 또는 AsP 등을 포함할 수 있고, 상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체는 예를 들면, CdSe, Cds 또는 ZnS 등을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 산화물 반도체는 예를 들면, ZnO를 포함할 수 있으며, 상기 질화물 반도체는 예를 들면, 실리콘 질화물 또는 게르마늄 질화물을 포함할 수 있다. 하지만, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 나노와이어들(210)은 p형 또는 n형으로 도핑될 수 있다. 10 and 11, the optical device according to the present embodiment includes a plurality of
상기 나노도트들(250)은 전기적인 신호에 의해 빛을 방출하거나 빛을 받아 전기적인 신호를 발생시키는 발광 반도체 물질로 이루어진다. 상기 나노도트들(250)은 상기 나노와이어(210)와 마찬가지로 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다.The
상기 셸(220)은 나노와이어와 마찬가지로 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 셸은 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 셸(220)은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 등과 같은 전도성 고분자로 이루어질 수도 있다. 한편, 상기 나노와이어(210)가 p형으로 도핑되는 경우에는 상기 셸(220)은 n형으로 도핑될 수 있으며, 상기 나노와이어(210)가 n형으로 도핑되는 경우에는 상기 셸(220)은 p형으로 도핑될 수 있다. The
상기 나노와이어들(210)의 일단부들은 외부로 노출되어 제1 전극(211)에 연 결된다. 여기서, 상기 나노와이어들(210)이 p형으로 도핑된 경우에는 상기 제1 전극(211)은 p형 전극이 되며, 상기 나노와이어들(210)이 n형으로 도핑된 경우에는 상기 제1 전극(211)은 n형 전극이 된다. 상기 셸들(220)의 일단부들은 제 2전극(221)에 연결된다. 여기서, 상기 셸들(220)이 p형으로 도핑된 경우에는 상기 제2 전극(221)은 p형 전극이 되며, 상기 셸들(220)이 n형으로 도핑된 경우에는 상기 제2 전극(221)은 n형 전극이 된다.One ends of the
이상에서 설명된 광소자가 발광소자인 경우, 상기 제1 전극(211) 및 제2 전극(221)에 전류를 인가하면, 상기 나노와이어들(210) 및 셸들(220)을 통하여 전자들과 정공들이 이동하여 상기 나노도트들(250) 내에서 결합함으로써 상기 나노도트들(250)로부터 빛이 방출되게 된다. 한편, 이상에서 설명된 광소자가 수광소자인 경우, 상기 나노도트들(250)이 빛을 받아들임으로써 상기 제1 및 제 2전극(211,221)을 통하여 전기전인 신호가 발생되게 된다. When the optical device described above is a light emitting device, when a current is applied to the
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광소자를 도시한 사시도 및 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다. 12 and 13 are a perspective view and a cross-sectional view showing an optical device according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the above-described embodiment.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 광소자는 복수의 나노와이어(310)와, 상기 나노와이어들(310) 각각의 표면에 형성되는 다수의 나노도트(350)와, 상기 나노도트들(350)을 덮도록 상기 나노와이어들(310)을 둘러싸는 셸 매트릭스(shell matrix,320);을 구비한다. 상기 나노와이어(310)와 나노도트(350)에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 12 and 13, the optical device according to the present embodiment includes a plurality of
상기 셸 매트릭스(320)는 상기 나노와이어들(310) 표면에 형성된 나노도트 들(350)을 덮도록 일체로 형성되어 있다. 이러한 셀 매트릭스(320)는 도전성 반도체 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 셸 매트릭스(320)는 IV족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 산화물반도체 또는 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 또한 상기 셸 매트릭스(320)는 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 등과 같은 전도성 고분자로 이루어질 수도 있다. 상기 나노와이어들(310)이 p형으로 도핑되는 경우에는 상기 셸 매트릭스(320)는 n형으로 도핑될 수 있으며, 나노와이어들(310)이 n형으로 도핑되는 경우에는 상기 셸 매트릭스(320)는 p형으로 도핑될 수 있다. The
상기 나노와이어들(310)의 일단부들은 외부로 노출되어 제1 전극(311)에 연결된다. 여기서, 상기 나노와이어들(310)이 p형으로 도핑된 경우에는 상기 제1 전극(311)은 p형 전극이 되며, 상기 나노와이어들(310)이 n형으로 도핑된 경우에는 상기 제1 전극(311)은 n형 전극이 된다. 그리고, 상기 셸 매트릭스(320)의 일단부는 제 2전극(321)에 연결된다. 여기서, 상기 셸 매트릭스(320)가 p형으로 도핑된 경우에는 상기 제2 전극(321)은 p형 전극이 되며, 상기 셸 매트릭스(320)가 n형으로 도핑된 경우에는 상기 제2 전극(321)은 n형 전극이 된다.One ends of the
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예들에 의하면, 도전성 반도체로 이루어진 나노와이어의 표면에 발광 물질로 이루어지고 표면적이 큰 나노도트들을 형성함으로써 발광효율이 향상된 고성능의 광소자를 구현할 수 있다. As described above, according to the present embodiments, a high-performance optical device having improved luminous efficiency may be realized by forming nanodots made of a light emitting material and having a large surface area on a surface of a nanowire made of a conductive semiconductor.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실 시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although embodiments of the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어(nano wire)와 나노도트(nano dots)의 복합체(composite)를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어와 나노도트의 복합체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 2 to 5 are views for explaining a method of manufacturing a composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어와 나노도트의 복합체를 제조하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면들이다.6 to 9 are views for explaining another method of manufacturing a composite of nanowires and nanodots according to an embodiment of the present invention.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광소자를 도시한 것이다.10 and 11 illustrate an optical device according to another embodiment of the present invention.
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광소자를 도시한 것이다.12 and 13 illustrate an optical device according to still another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110,210,310,410,510... 나노와이어 110,210,310,410,510 ... Nanowire
150,250,350,450,550... 나노도트 150,250,350,450,550 ... Nano Dot
211,311... 제1 전극 220... 셸 211,311 ...
221,321... 제2 전극 320... 셸 매트릭스 221,321 ...
400,500.. 템플릿, 410,501... 채널 400,500 .. Template, 410,501 ... Channel
405,505... 촉매금속 502...기판 405,505 ...
Claims (21)
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---|---|---|---|
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KR1020090025005A KR20100106806A (en) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | Composite of nanowire and nanodot, and optical device having the composite |
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Country | Link |
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KR (1) | KR20100106806A (en) |
-
2009
- 2009-03-24 KR KR1020090025005A patent/KR20100106806A/en not_active Application Discontinuation
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