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VLS 성장기구에 의한 Ge 나노선의 제작
Reports NRF is supported by Research Projects( VLS 성장기구에 의한 Ge 나노선의 제작 | 2006 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 김용(동아대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number C00106
Year(selected) 2006 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2007년 02월 23일
Year type 결과보고
Year(final report) 2007년
Research Summary
  • Korean
  • Au 나노입자가 함유된 콜로이드 용액을 표면에 살포하는 기법으로 Si 기판위에 에피택시로 성장되는 Ge 나노선을 성장하고자 무수한 노력을 하였다. 그러나 기판 준비과정에서 HF 처리에 의하여 Si 표면의 자연산화막을 제거하고 수소화 상태를 유지하더라도 후속 콜로이드 용액 살포과정에서 자연산화막이 형성되어 에피택시 Ge 나노선을 성장하는 것이 어려운것을 확인하였다. 다만 수소 분위기에서 후속열처리를 하면 Ge 나노선의 수율이 비약적으로 향상된다는 점을 확인하였다. GaAs 와 Ge 의 격자상수의 차이가 없고 Ge 나노선의 성장온도가 아주 낮다는 점을 착안하여 GaAs 기판위에 Ge 나노선을 성장하는 연구를 새롭게 시도하였고 그 결과 최초로 GaAs 기판위에 에피택시로 Ge 나노선을 성장하는데 성공하였다. 이렇게 GaAs 기판위에 성장된 Ge 나노선은 Si 이나 Ge 에 성장한 나노선에 비하여 tapering 현상이 거의 없는 것을 발견하였고 이는 이 Ge 나노선이 실용성이 크다는 것을 의미한다. 이제까지 보고된 Si 혹은 Ge 기판위에 에피택시로 성장된 Ge 나노선과는 달리 GaAs 기판위의 성장한 Ge 나노선은 기판방향과 관계없이 [110] 방향으로 자란다는 대단히 흥미로운 특이 현상을 발견하였다. 본 연구사업에서 발견한 GaAs 기판위의 에피택시 Ge 나노선의 연구결과는 대단히 흥미롭고 응용성이 많은 연구결과이므로 높은 impact 지수를 가진 SCI 논문에 논문을 게재할 수 있으리라고 확신한다. 정말로 성장된 Ge 나노선의 방향이 [110] 인지 확인하기 자세한 TEM 측정을 수행할 계획이고 또한 GaAs (110) 기판위에 성장할 경우에 Ge 나노선이 수직으로 자랄 것이 예상이 되므로 이 부분의 연구를 추가로 수행할 방침이다. 이 모든 향후 연구를 완성한 후 아주 높은 impact 지수를 가진 저널에 논문을 투고할 방침이다. GaAs 기판위의 Ge 나노선의 연구는 특히 midi-nfrared detector 에 응용가능성이 높은바 Australian National University 와 공동연구를 통하여 소자응용에 관한 연구를 강력하게 추진할 방침이다. 이 GaAs 기판위의 Ge 나노선의 연구는 여러 가지 흥미로운 현상을 담고 있으므로 지속적으로 연구를 추진하여 나노선 연구 분야에서 우리나라가 주도권을 가질 수 있도록 최선의 노력을 할 방침이다.
  • English
  • Initially, we have tried to fabricate epitaxial Ge nanowire on Si substrate by the dispersion of Au nanoparticle containing colloidal solution. We have observed it is practically impossible to remove the native oxide which forms during the dispersion process. As a result, all Ge nanowires are non-epitaxially grown even if we could improve Ge nanowire production yield substantially by furnace annealing under hydrogen ambient prior to nanowire growth. Therefore, we focused on GaAs as ideal substrate for epitaxial Ge nanowire growth because the lattice mismatch between GaAs and Ge is virtually absent. For the first time, we demonstrate epitaxial Ge nanowires on GaAs substrate. In addition, we observed tapering is minimal for this type of Ge nanowires as compared to other epitaxial Ge nanowires on Si or Ge substrate. This means Ge nanowires on GaAs have practical importance. In contrast to other Ge nanowires on Si or Ge substrate which grow along <111> direction, we found Ge nanowires on GaAs substrate preferentially grow along [110] direction regardless of substrate orientations. Because of the originality and interesting physical phenomena we observed, the result will lead to the publications in highly-valued journals if further supporting experiments are followed. Therefore, we will try to observe atomical image by TEM to prove the crystallinity of our Ge nanowires together with the growth of vertically standing Ge nanowires on (110) substrate. In addition, we will pursue the fabrication of optical devices such as mid-infrared detector in collaboration with Australian National University research team.
Research result report
  • Abstract
  • Au 나노입자가 함유된 콜로이드 용액을 표면에 살포하는 기법으로 Si 기판위에 에피택시로 성장되는 Ge 나노선을 성장하고자 무수한 노력을 하였다. 그러나 기판 준비과정에서 HF 처리에 의하여 Si 표면의 자연산화막을 제거하고 수소화 상태를 유지하더라도 후속 콜로이드 용액 살포과정에서 자연산화막이 형성되어 에피택시 Ge 나노선을 성장하는 것이 어려운것을 확인하였다. 다만 수소 분위기에서 후속열처리를 하면 Ge 나노선의 수율이 비약적으로 향상된다는 점을 확인하였다. GaAs 와 Ge 의 격자상수의 차이가 없고 Ge 나노선의 성장온도가 아주 낮다는 점을 착안하여 GaAs 기판위에 Ge 나노선을 성장하는 연구를 새롭게 시도하였고 그 결과 최초로 GaAs 기판위에 에피택시로 Ge 나노선을 성장하는데 성공하였다. 이렇게 GaAs 기판위에 성장된 Ge 나노선은 Si 이나 Ge 에 성장한 나노선에 비하여 tapering 현상이 거의 없는 것을 발견하였고 이는 이 Ge 나노선이 실용성이 크다는 것을 의미한다. 이제까지 보고된 Si 혹은 Ge 기판위에 에피택시로 성장된 Ge 나노선과는 달리 GaAs 기판위의 성장한 Ge 나노선은 기판방향과 관계없이 [110] 방향으로 자란다는 대단히 흥미로운 특이 현상을 발견하였다.
  • Research result and Utilization method
  • 최초로 GaAs 기판위에 Ge 나노선을 기판과 원자적으로 연결이 되어있는 에피택시로 성장하는 데 성공하였다. Ge 및 Si 기판위에 에피택시로 성장한 Ge 나노선은 직경이 일정하지 않은 tapering 현상을 일으키는 반면 GaAs 기판위에 성장한 Ge 나노선은 상당히 높은 성장온도에서도 직경이 일정하여 tapering 현상이 없었다. 따라서 이 Ge 나노선이 실용성이 크다고 판단된다. 본 연구사업에서 발견한 GaAs 기판위의 에피택시 Ge 나노선의 연구결과는 대단히 흥미롭고 응용성이 많은 연구결과이므로 높은 impact 지수를 가진 SCI 논문에 두편이상의 논문을 게재할 수 있으리라고 확신한다. 정말로 성장된 Ge 나노선의 방향이 [110] 인지 확인하기 자세한TEM 측정을 수행할 계획이고 또한 GaAs (110) 기판위에 성장할 경우에 Ge 나노선이 수직으로 자랄 것이 예상이 되므로 이 부분의 연구를 추가로 수행할 방침이다. 이 모든 향후 연구를 완성한 후 Advanced materials, Nanoletters, Nature materials 등 아주 높은 impact 지수를 가진 저널에 논문을 투고할 방침이다. GaAs 기판위의 Ge 나노선의 연구는 특히 midinfrared detector 에 응용가능성이 높은바 Australian National University 와 공동연구를 통하여 소자응용에 관한 연구를 강력하게 추진할 방침이다. 이 GaAs 기판위의 Ge 나노선의 연구는 여러 가지 흥미로운 현상을 담고 있으므로 지속적으로 연구를 추진하여 나노선연구 분야에서 우리나라가 주도권을 가질 수 있도록 최선의 노력을 할 방침이다.
  • Index terms
  • Ge 나노선 (Ge nanowire), GaAs, 에피택시 (epitaxy), 화학기상증착 (chemical vapor deposition)
  • List of digital content of this reports
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