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A study on laser-induced hydrothermal growth for CuO/ZnO nanowire heterojunction photodetector
광전자 소자의 소형화, 투명화 그리고 유연화는 다양한 차세대 소자 개발에서 중요한 역할을 하고 있어 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 부피 대비 높은 표면적과 유연성 등의 장점을 가진 나노선 기반의 소자 역시 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 오직 레이저만을 이용한 공정을 바탕으로 유연한 기판 상에 레이저를 이용한 소결법을 통한 은 전극을 형성하고, 서로 다른 나노선을 레이저를 이용한 수열합성법을 통하여 성장 및 접합시켜 투명하고 유연한 마이크로 크기의 이종 접합 광센서의 제작을 성공하였다. 이종 접합 마이크로 소자 개발에 앞서, 레이저를 이용한 수열 합성 방법으로 산화 제 2 구리 나노선 합성 연구를 진행하였다. 산화 제 2구리는 구리 공핍에 의해 자연적으로 P 타입을 가지는 반도체 물질로 알려져 있다. 또한 높은 캐리어 농도, 정전 용량과 좁은 띠틈 등의 흥미로운 특성으로 인해 여러 응용 소자 연구가 이루어지고 있다. 본 연구를 통해 성장 조건에 따른 산화 제 2 구리 나노선의 형태 변화를 포함하여 물리적, 화학적 특성 분석을 전자주사현미경, 에너지 분산 X선 분광법, X선 광전자 분광법, 투과전자현미경 등을 이용하여 분석하였다. 최종적으로 N 타입을 가지는 산화 아연 나노선과의 이종 접합을 통하여 투명하고 유연한 마이크로 이종접합 광센서를 제작하였다. 제작된 유연하고 투명한 마이크로 소자는 PN 접합 구조의 특성으로 인해 기존에 연구된 수열합성법을 통해 제작된 마이크로 광센서인, 산화 제 2 구리만을 이용한 광센서와 산화 아연만을 이용한 광센서, 즉, 단일 물질 접합 광센서에 비해 높은 광전류를 보였다. 또한, 유연성 검사를 통해 56 mm부터 시작하여 14 mm 에 이르기까지 다양한 곡률반경 조건 하에서도 휘지 않은 상태의 성능을 그대로 유지하는 높은 유연 안정성을 가짐을 확인하였다. 이 나노선 간의 합성을 통한 높은 성능을 가지는 유연한 마이크로 광센서 제작 연구가 차세대 광전자 소자 개발에 기여할 것임을 기대한다.
지도교수: 여준엽