Growth of Two-Dimensional Nanostrcutured VO2 on Graphene Nanosheets

Vanadium dioxide, $VO_2$, is a thermochromic material that exhibits a reversible metal-insulator phase transition at $68^{\circ}C$, which accompanies rapid changes in the optical and electronic properties. To decrease the transition temperature around room temperature, a number of studies have been performed. The phase transition temperature of 1D nanowire $VO_2$ with a 100 nm diameter was reported to be approximately $29^{\circ}C$. In this study, 1D or 2D nanostructured $VO_2$ was grown using the vapor transport method. Vanadium dioxide has a different morphology with the same growth conditions for different substrates. The 1D nanowires $VO_2$ were grown on a Si substrate ($Si{\setminus}SiO_2$(300 nm), whereas the 2D & 3D nanostructured $VO_2$ were grown on an exfoliated graphene nanosheet. The crystallographic properties of the 1D or 2D & 3D nanostructured $VO_2$, which were grown by thermal CVD, and exfoliated-transferred graphene nanosheets on a Si wafer which was used as substrate for the vanadium oxide nanostructures, were analyzed by Raman spectroscopy. The as-grown vanadium oxide nanostructures have a $VO_2$ phase, which are confirmed by Raman spectroscopy.

그래핀 나노 시트 위에 2차원 나노구조를 갖는 VO2의 성장

이산화바나듐은 섭씨 68도에서 금속-절연체 상전이 특성을 나타내는 써모크로믹(thermochromic) 소재로서, 상전이 현상이 일어날 때 광학적, 전기적 성질이 급격히 변화하며, 이러한 상전이 현상은 가역적인 특성을 가지고 있다. 이산화바나듐의 금속-절연체 상전이 현상을 응용하기 위하여 상전이 온도를 상온 부근으로 낮추고자하는 많은 시도들이 있었으며, 직경 100 nm의 1차원 나노구조를 갖는 이산화바나듐 나노와이어의 경우 $29^{\circ}C$ 근처에서 상전이 현상이 일어남이 보고되었다. 본 연구에서는 기상 수송 방법(vapor transport method)을 사용하여 1차원 또는 2차원 나노구조를 갖는 이산화바나듐을 성장시켰다. 특히 동일한 성장 조건에서도 기판에 따라 다른 형태로 이산화바나듐이 성장하는 것을 확인하였다. 즉 Si 기판($Si{\setminus}SiO_2$(300 nm) 위에서는 1차원 나노와이어 형태의 이산화바나듐이 성장하였고, 그래핀 나노시트 위에서 합성된 이산화바나듐은 2차원 또는 3차원 나노구조를 가지고 성장하였다. 바나듐 옥사이드 나노구조체의 성장에 사용된 Si 웨이퍼 위에 박리-전사된 그래핀 나노시트 기판과 thermal CVD 시스템으로 성장된 1D 또는 2D & 3D 나노 구조를 갖는 $VO_2$의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. Raman 분석결과 성장된 바나듐 옥사이드는 $VO_2$ 상을 갖는 것을 확인하였다.