나노클러스터를 제어하는 ZnO 나노막대 어레이
중국 과학 기술원(Chinese Academy of Sciences), 장춘 광학연구소(Changchun Institute of Optics)의 나노장치 연구진은 전기증착(eleectrodeposition) 방법에 의해서 니켈 나노클러스터(nanocluster)의 성장 위치를 제어하기 위한 템플릿(template)으로서 ZnO 나노막대 어레이를 사용했다. 성장 매개변수를 조절함으로서, 니켈 나노클러스터(nanocluster)는 ZnO 나노막대의 상단에서 성장하거나 어레이의 전체 표면을 덮도록 만들 수 있었다. 이 연구결과는 고밀도 저장장치 또는 스핀트로닉스(spintronics)에 잠재적 적용을 할 수 있을 것이다.
연구진은 니켈 나노클러스터의 성장을 이끌기 위해서 ZnO 나노막대를 사용했다. ZnO 나노막대 템플릿은 금속 나노클러스터를 증착하기 위한 나노-반도체 전극으로 활용되었다. 연구진은 ZnO 나노막대의 템플릿 성장을 역발상으로 해서 이 연구의 아이디어를 얻을 수 있었다.
전기화학적 기술은 ZnO 나노구조와 니켈 나노클러스터를 만드는데 사용되었다. 니켈 나노클러스의 성장 부위는 인가 전위를 조절함으로서 제어될 수 있었다. -1.15V 하에서, 니켈 나노클러스터는 ZnO 나노막대의 첨단에서 성장했다. 더 큰 (-) 전위를 인가함으로 니켈 나노클러스터로 덮여 있는 ZnO 나노로드를 만들었다. 또한 전기 증착 니켈 나노클러스터의 자기 성질은 인가 전위에 따라서 변하였다.
조정할 수 있는 자기-금속/반도체 나노막대 헤테로구조를 성장할 수 있는 이러한 능력은 나노크기 스핀트로닉스의 영역에서 빌딩 블록의 기능성과 능력을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 니켈 첨단에 씌워지거나 덮여진 ZnO 나노막대는 자기 정렬을 사용해서 단일 장치와 장치의 기질을 만드는데 적용될 수 있었다. 연구진은 나노구조의 나노막대 성장과 나노장치에 이러한 나노구조의 적용을 현재 조사하고 있다.
연구진은 태양전지와 LED에 1차원 나노구조를 사용하는 연구를 현재 진행하고 있다. 또한 ZnO 기반 광전자장치 개발에 집중하고 있고 10년 이상의 기간 동안 ZnO 성장과 관련된 장치를 개발하고 있다.
이 연구결과는 Nanotechnology에 “Controllable growth and magnetic properties of nickel nanoclusters electrodeposited on the ZnO nanorod template” 이라는 제목으로 게재되었다(Yang Tang et al 2009 Nanotechnology 20 495601 (6pp) doi: 10.1088/0957-4484/20/49/495601).
Nanorods guide nanocluster electrodeposition
The nanodevice group based at Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, has used a ZnO nanorod array as a template to control the growth positions of nickel nanoclusters by an electrodeposition method. By adjusting the growth parameters, nickel nanoclusters could be grown on top of ZnO nanorods or made to cover the whole surface of the array. Potential applications include high-density storage or spintronics.
The researchers made use of the ZnO nanorods to guide the growth of nickel nanoclusters. The ZnO nanorod template acted as a nano-semicondutor electrode for depositing metal nanoclusters. The motivation was derived from the reverse thinking of the template-assisted growth of ZnO nanorods.
Electrochemical techniques were used to prepare the ZnO nanostructures and nickel nanoclusters. The growth sites of nickel nanoclusters could be controlled by adjusting the applied potential. Under –1.15 V, the nickel nanoclusters grew on the tips of ZnO nanorods. Making the potential more negative resulted in ZnO nanorods that were covered with nickel nanoclusters. The magnetic properties of the electrodeposited nickel nanoclusters also evolved with the applied potential.
It is expected that the ability to grow tunable magnetic-metal/semiconductor nanorod heterostructures could increase the versatility and power of these building blocks for applications in the field of nanoscale spintronics. In addition, nickel end capped or covered ZnO nanorods could be applied to make a matrix of devices as well as a single device using magnetic alignment. The group is currently pursuing the nanorod-guided growth of nanostructures and the application of these nanostructures in nanodevices.
The researchers presented their work in Nanotechnology.
About the author
Yang Tang is a PhD student studying condensed matter physics. He is currently exploring the use of one-dimensional nanostructures in solar cells and LEDs. Prof. Dongxu Zhao is working on nanodevices at the Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP), Chinese Academy of Sciences, China. Prof. Dezhen Shen is head of the II-VI semiconductor group at CIOMP and focuses on ZnO-based optoelectronic devices. The group has been engaged in ZnO growth and associated device development for more than a decade.
Source : KISTI, nanotechweb
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