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공업화학 전망, 제23권 제2호, 2020
홋카이도大, 나노 크기의 빛으로 금속-반도체 하이브리드 구조를 제작
- 극미소 발광소자, 바이오센서, 광 검출 소자 응용 기대 -
홋카이도대학(北海道大學) 전자과학연구소 등의 연구그룹은 원스텝 광 조사(照射)를 통해 나노 크기 금 속 구조에 선택적으로 반도체 나노 구조를 합성하는 신기술을 개발했다. 나노 크기의 금속 구조는 빛을 가 두는 효과(광 나노 안테나 효과)가 있으며, 금속 나노 구조 주변에는 강한 전기장이 유도된다. 이 효과는 발 광, 흡수, 산란 등 다양한 빛–물질 간의 상호작용을 강화하는 데 이용되고 있으며, 특히 반도체 분야에서는 금속과 반도체를 하이브리드화 함으로써 발광, 광전변환, 광촉매 반응 등의 효율을 향상시키는 연구가 진 행되고 있다. 그러나 이 효과를 내기 위해서는 나노 크기의 재료를 금속 나노 구조의 적절한 위치에 배치해 야 한다. 연구진은 ‘광 나노 안테나 효과’를 이용하여 빛을 나노 크기의 영역에 집광시키는 동시에 광 흡수 에 수반되는 금속 나노 구조의 발열을 나노 크기의 열원으로 이용한, 새로운 반도체 합성법(플라즈몬 지원 수열 합성)을 개발했다. 향후 나노 크기의 발광 소자, 전자 소자, 양자 효과를 이용한 광 연산 소자, 초고감 도 빛을 감지하는 디바이스 등으로의 응용이 기대된다. 본 연구 성과는 2019년 12월 23일 Nano Letters 온라인 판에 게재되었다(※발표논문참조).
※발표논문: Hideki Fujiwara, Tatsuro Suzuki, Christophe Pin, and Keiji Sasaki, “Localized ZnO Growth on a Gold Nanoantenna by Plasmon-Assisted Hydrothermal ”, Nano Lett., 23 December 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04073
Figure. 금 나노 안테나 구조의 전자현미경상