KIST '나노와이어' 배치 기술 개발

이산화바나듐 나노와이어 어레이 성장과정 모식도 및 주사전사현미경 이미지

국내 연구진이 초소형 회로와 태양전지, 가스·바이오 센서 제작 등에 활용되는 나노와이어를 정확하게 배치하고 정렬할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 최원준 박사 연구팀이 UNIST 백정민 교수, 이화여대 김명화 교수 공동연구팀과 함께 단결정 이산화바나듐(VO2) 나노와이어를 정확하게 배치.정렬하는 공정 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

나노와이어는 단면의 지름이 나노미터 수준인 선 구조를 갖는 물질이다. 전기적으로 뛰어난 특성을 보이며, 표면적이 넓어서 태양전지나 센서에 사용할 경우 효율이 뛰어나다.

하지만 이러한 많은 장점이 있음에도 나노와이어는 아직 상용화되지 못했다. 나노미터 수준의 회로를 제작하기 위해서는 나노와이어를 정확하게 배치하고, 정렬할 수 있어야 하는데 아직은 원하는 밀도나 위치를 제어할 수 있는 기술이 없기 때문이다.

이에 공동 연구진은 나노와이어를 ㎜ 길이로 정확하게 정렬할 수 있는 방법을 찾아냈다. V자 모양의 틈이 연속 배열된 실리콘 산화물 표면 위에 오산화바나듐 박막을 올리고 700℃ 이상으로 가열하면 액체 입자 형태의 오산화바나듐이 실리콘 틈 사이에 모이게 된다. 이때 온도를 낮추면 가지런히 배열된 이산화바나듐 나노와이어를 얻을 수 있다.

이산화바나듐은 상온에서는 반도체지만 67℃ 이상이 되면 전기적인 저항이 급격히 감소해 마치 금속처럼 된다. 연구진은 이 특성을 이용해 이산화바나듐 나노와이어를 고분자(PDMS)로 옮겨 수 mm 크기의 변형센서도 제작했다. 이 센서로는 잡아당김과 굽힘, 뒤틀림 등 물리적인 변화를 감지할 수 있다.

KIST 최원준 박사는 "이번 성과는 이제까지 알기 어려웠던 산화바나듐 단결정 생성에 대한 이해를 높였을 뿐만 아니라 다양한 종류의 단결정 산화바나듐 나노와이어를 이용한 웨어러블 복합센서 제작에 중요한 계기가 될 것"이라고 밝혔다.
김성현 기자 larczard@