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ZnO의 나노구조와 결함 및 디바이스에의 응용

전문가 제언: ○ ZnO는 아연화(zinc white)라고 하여 백색 안료, 고무의 가교제 등으로, 또한 비선형 전류-전압 특성을 갖는 배리스터(varistor)라는 회로 보호용 저항소자로 사용되어 온 친숙한 재료였다.

○ ZnO는 3.37eV의 넓은 직접 띠 간격과 60meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 갖는 II-VI족 화합물 반도체로, 안정된 육각형의 우르자이트(wurtzite) 결정 구조로 되어있다. 광소자와 전자소자로서의 높은 응용 가능성은 나노구조의 용이한 합성기술로 주목을 받고 있다. 최근 ZnO는 광학계 최고의 화제가 되고 있다.

○ 영국 Cambridge 대학의 저자는 본문에서 한국 연세대학교의 Woong Lee 등의 연구발표를 각 응용에서 첫 번째 예로 두 번이나 인용하고 있어 한국의 연구 수준을 잘 알려주고 있다. 첫째는 ZnO 나노선의 질서 바른 단결정 성장을 MOCVD법에 의해 촉매를 사용하지 않고 GaAs 기판에서 성장시킨 보고이고, 둘째는 이 나노선이 원자간력현미경(AFM)용 탐침으로 적용될 수 있음을 최초로 예측한 보고이다. 다른 연구팀에 의해 이 예측이 구체적으로 실현가능하다고 확인되었다.

○ ZnO 나노선은 표면결함을 이용한 화학센서와 염료감응태양전지(DSC)에서 TiO2 대체, 그리고 투명 나노선의 트랜지스터에의 응용뿐만 아니라, 나노레이저, 발광다이오드(LED)에서도 많은 기대를 걸고 있다. 특히 2007년 1월 GaN보다 저렴한 LED 제작의 오랜 염원이 실현가능하게 되었다는 보고가 있었다. 이미 성공된 n형 나노선에 빠져 있던 요소인 p형 나노선을 저렴한 CVD법에 의해 ZnO 결정구조에 인(燐)의 도핑으로써 제작에 성공한 것이다. 나노 크기의 LED는 광학 데이터 저장을 비롯한 무궁한 응용 가능성을 가지고 있다. 향후 20년 후에는 인공광원들은 ZnO나 GaN로 대체될 것이라는 의견까지 대두되고 있다.

○ ZnO 나노선 어레이에 의해 실온 자외선 발광에 의한 나노레이저가 성공되어 광 컴퓨팅, CD/DVD 디스크 용량의 엄청난 증대, 레이저 프린터 등 광 정보 저장 기술에 커다란 혁신을 일으킬 것이다.

저자: Lukas Schmidt-Mende et al
자료유형: 학술정보