1차원의 형광성 실리콘 나노로드

전문가 제언

○ 실리콘 나노 스케일의 제조공정기술과 함께 디바이스로의 응용은 반도체 산업에서 가장 각광을 받는 토픽 중의 하나이다. 특히 1차원의 실리콘 나노구조는 장효과 트랜지스터 (field-effect transistor, FET), 표면강화 라만산란 센서, 약물전달, 나노기계 디바이스 및 Li-배터리 등과 같은 다양한 응용을 위해 연구되고 있다. 하지만, 광전지 디바이스로의 응용 연구는 아직 기초단계에 놓여있다.

 

○ 매크로 크기의 실리콘 결정은 가시광선 영역의 광을 발광하지 않기 때문에 광전자 디바이스로의 활용은 이뤄지지 않았다. 하지만 나노구조를 갖게 되면 양자 구속에 의해 가시광선 영역의 빛을 발광하는 특성이 발견되고 부터는 이에 대한 관심이 증폭되고 있다. 최근 들어 실리콘 나노구조의 합성법과 발광특성에 대한 연구들이 발표되고 있지만 1차원의 실리콘 나노구조에 대한 연구는 전무하다고 볼 수 있다.

 

○ 1차원 실리콘 나노로드 (1D SiNR)의 제조에 사용한 마이크로파를 이용한 합성법은 매우 간단하면서도 친환경적이다. 특히, 사용한 Si 전구체, citrate 염, 우유 등은 매우 저렴하며, 우유 농도에 따라 나노로드의 길이가 조절되는 특징을 나타내고 있다. 제조된 1D SiNR는 광적으로도 매우 안정할 뿐 만 아니라 발광 세기도 강하다. 특히, 조사하는 들뜸광의 파장에 따라 발광색상이 청색에서부터 노란색까지 크게 튜닝이 되며, 로드의 길이에 따라서는 발광 색상의 미세 튜닝이 된다.

 

○ 420nm UV-LED에 제조한 1D SiNR를 도포하여 포스퍼-전환 LED (phosphor-converted LED, pc-LED)를 제조하였다. 이 pc-LED의 백색광은 16% 광효율, 76Ra의 연색지수 및 7203K의 색온도를 보여주고 있다. 차세대 백색광이 되기 위해서는 60%이상의 광효율, 90Ra 이상의 연색지수 및 5000∼6000K 범위의 백색광을 발광하여야한다. 하지만, 1D SiNR의 결정성 개선에 따른 양자수율 향상과 함께 적절한 제2의 포스퍼를 선정하여 혼합 포스퍼로 사용할 경우 충분히 개선될 수 있다. 현재 1D SiNR에 대한 연구는 시작단계에 놓여 있어 이에 대한 기초 및 응용연구는 광전자 디바이스 분야에서 크게 각광을 받을 것이다.

저자

Bin Song, Yiling Zhong, Sicong Wu, Binbin Chu, Yuanyuan Su, Yao He

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

138()

잡지명

Journal of the American Chemical Society

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

4824~4831

분석자

강*길

분석물

• 1차원의 형광성 실리콘 나노로드.pdf [501,597 byte]

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