• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.45 no.5
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• pp.193-197
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• 2012

The influence of annealing process in an $O_2$ atmosphere on the photoluminescence (PL) spectra properties of ZnS nanowires has been investigated. ZnS nanowires with the diameters approximately 100 nm and the lengths a few tens micrometers were synthesized by evaporating ZnS powders on Si substrates while using an Au thin film as a catalyst. ZnS nanowires had an NBE emission band at 430 nm in the violet region. The emission intensity was improved drastically by a process in which ZnS nanowires were heat-treated at $500^{\circ}C$ in an $O_2$ atmosphere for 45 minutes.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.32 no.12
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• pp.4371-4376
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• 2011

In this work, we investigate the growth behavior of silicon oxide nanowires via a solid-liquid-solid process. Silicon oxide nanowires were synthesized at $1000^{\circ}C$ in an Ar and $H_2$ mixed gas. A pre-oxidized silicon wafer and a nickel film are used as the substrate and catalyst, respectively. We propose two distinctive growth modes for the silicon oxide nanowires that both act as a unique solid-liquid-solid growth process. We named the two growth mechanisms "grounded-growth" and "branched-growth" modes to characterize their unique solid-liquid-solid growth behavior. The two growth modes were classified by the generation site of the nanowires. The grounded-growth mode in which the grown nanowires are generated from the substrate and the branchedgrowth mode where the nanowires are grown from the side of the previously grown nanowires or at the metal catalyst drop attached at the tip of the nanowire stem.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2010.06a
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• pp.79-79
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• 2010

Semimetallic bismuth (Bi) has been extensively investigated over the last decade since it exhibits very intriguing transport properties due to their highly anisotropic Fermi surface, low carrier concentration, long carrier mean free path l, and small effective carrier mass $m^*$. In particular, the great interest in Bi nanowires lies in the development of nanowire fabrication methods and the opportunity for exploring novel low-dimensional phenomena as well as practical application such as thermoelectricity[1]. In this work, we introduce a self-assembled interconnection of nanostructures produced by an on-film formation of nanowires (OFF-ON) method in order to form a highly ohmic Bi nanobridge. A Bi thin film was first deposited on a thermally oxidized Si (100) substrate at a rate of $40\;{\AA}/s$ by radio frequency (RF) sputtering at 300 K. The sputter system was kept in an ultra high vacuum (UHV) of $10^{-6}$ Torr before deposition, and sputtering was performed under an Ar gas pressure of 2m Torr for 180s. For the lateral growth of Bi nanowires, we sputtered a thin Cr (or $SiO_2$) layer on top of the Bi film. The Bi thin films were subsequently put into a custom-made vacuum furnace for thermal annealing to grow Bi nanowires by the OFF-ON method. After thermal annealing, the Bi nanowires cannot be pushed out from the topside of the Bi films due to the Cr (or $SiO_2$) layer. Instead, Bi nanowires grow laterally as a mean s of releasing the compressive stress. We fabricated a self-assembled Bi nanobridge (d=192 nm) device in-situ using OFF-ON through annealing at $250^{\circ}C$ for 10hours. From I-V measurements taken on the Bi nanobridge device, contacts to the nanobridge were found highly ohmic. The quality of the Bi nanobridge was also proved by the high MR of 123% obtained from transverse MR measurements. These results manifest the possibility of self-assembled nanowire interconnection between various nanostructures for a variety of applications and provide a simple device fabrication method to investigate transport properties on nanowires without complex patterning and etching processes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.353-353
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• 2012

InAs nanowires (NWs)는 나노소자스케일의 전자소자나 광전자소자를 위한 기본 단위(building block)로 사용될 수 있고, 1차원적 나노구조를 가지면서 나타나는 특별한 전기적, 광학적 특성으로 인해 전계효과 트랜지스터, 레이저, 광발광 다이오드, 가스 검출 센서 등의 많은 응용소자로 활용을 위한 연구가 진행되 있으며 주로 실리콘, 갈륨비소 기판 위에 금속유기기상 증착(MOCVD) 또는 분자선 증착 (MBE)을 이용하여 선택적 수직배열 성장 조절을 위한 연구와 특성 평가 연구가 주로 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 InAs NWs를 MBE 장치를 이용하여 Si(111) 기판 위에 Au와 같은 촉매를 사용하지 않고 Si과 InAs의 큰 격자 불일치로 인하여 성장되는 Volmer-weber 성장 모드를 이용 하였다. InAs NW 성장모드는 Si ($5.4309{\AA}$)과 InAs ($6.0584{\AA}$) 사이에 큰 격자상수 차이를 이용하게 되는데 촉매를 사용하여 성장하는 일반적인 이종 화합물 반도체 성장 모드와 달리 액상상태가 존재하지 않고 바로 In과 As이 Si 기판 위를 이동하여 수직방향으로 성장이 이루어지는 vaporsolid(VS) 모드이다. InAs NW V-S 성장 모드는 Si 기판과의 격자 상수차에 의한 스트레스를 이용해야 하므로 Si기판 위에 존재하는 native oxide는 완벽히 제거되어야 한다. InAs NW 최적 성장 조건을 찾기위해 V/III raitio, 성장 온도, 기판표면처리 등의 성장 변수를 변화 시켜가며 실험을 수행하였다. Native oxide를 제거하기 위하여 HF와 buffered oxide etchant (BOE)를 사용하였다. InAs NWs 성장조건은 Indium flux를 고정 시키고 V/III ratio는 50~400까지 변화를 주었다. V/III ratio를 200으로 고정을 시키고 성장온도를 $375{\sim}470^{\circ}C$에서 성장 하였다. 이 때 InAs NWs는 $430^{\circ}C$에서 가장 높은 밀도와 aspect ratio를 얻을 수 있었다. Arsenic flux에 대해서는 많을 수록 좋은 aspect ratio를 얻을 수 있었다. 하지만 InAs 구조의 절대 부피는 거의 같다는 것을 확인 할 수 있었고 이는 온도와 V/III ratio가 Indium adatom의 surface migration length에 대하여 중요한 요소로 작용되는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.40-41
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• 2007

$SnO_2$ nanowires are used at the nanoscale level for the electrical transduction of the gas interaction with these sensing materials. We report on a study of high sensitivity and fast NOx gas sensor. We focused on improving the response time and refresh time by growth nanowires on the trench structure of Si substrate as air path. To improve refresh time we applied the trench structure with depth of $10\;{\mu}m$ by the inductively coupled plasma reactive ion etching(ICP-RIE). The fabricated device was measured at temperature of $200{\sim}300^{\circ}C$. The sensor exhibit ultra-fast and reversible electrical response (t90% ~4 s for response and ~3 s for recovery).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.291-291
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• 2011

1차원 반도체인 nanowires (NWs)는 전기적, 광학적으로 일반 bulk구조와 다른 특성을 가지고 있어서 현재 많은 연구가 되고 있다. 일반적으로 NWs는 Au 등의 금속 촉매를 이용하여 성장을 하게 되는데 이때 촉매가 오염물로 작용을 해서 결함을 만들어서 bandgap내에 defect level을 형성하게 된다. 본 연구는 Si(111) 기판 위에 Ga-droplet을 촉매로 사용을 하여 molecular beam epitaxy로 성장을 하였다. 성장온도는 600$^{\circ}C$로 고정을 하였고 growth rate은 GaAs(100) substrate에서 2.5 A/s로 Ga의 양을 고정하고 V/III ratio를 1부터 8까지 변화를 시켰다. As의 양에 따라서 생성되는 NWs의 개수가 증가하고 growth rate이 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. Transmission Electron Microscopy 분석 결과 낮은 V/III ratio에서는 zincblende, wurtzite 그리고 stacking faults 가 혼재 되어 있는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결함은 소자를 만드는데 한계가 있기 때문에 pure zincblende나 pure wurtzite를 가져야 하는데 V/III ratio : 8 에서 pure zincblende구조가 되었다. Gibbs-Thomson effect에 따르면 구조적 변화는 Ga droplet과 NWs의 접면에서 크기가 중요한 역할을 한다[1]. 연구 결과 V/III ratio : 8일 때 Ga droplet의 크기가 zincblende성장에 알맞다는 것을 예상할 수 있었다. laser confocal photoluminescence 결과 상온에서 1.43 eV의 bandgap을 가지는 bulk구조와는 다른 와 1.49eV의 bandgap을 가지는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.376-376
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• 2012

Semiconductor nanowires (NWs) are future building block for nano-scale devices. Especially, Ge NWs are fascinated material due to the high electrical conductivity with high carrier mobility. It is strong candidate material for post-CMOS technology. However, thermal stability of Ge NWs are poor than conventional semiconductor material such as Si. Especially, when it reduced size as small as nano-scale it will be melted around CMOS process temperature due to the melting point depression. Recently, Graphene have been intensively interested since it has high carrier mobility with single atomic thickness. In addition, it is chemically very stable due to the $sp^2$ hybridization. Graphene films shows good protecting layer for oxidation resistance and corrosion resistance of metal surface using its chemical properties. Recently, we successfully demonstrated CVD growth of monolayer graphene using Ge catalyst. Using our growth method, we synthesized Ge/graphene core/shell (Ge@G) NW and conducted it for highly thermal stability required devices. We confirm the existence of graphene shell and morphology of NWs using SEM, TEM and Raman spectra. SEM and TEM images clearly show very thin graphene shell. We annealed NWs in vacuum at high temperature. Our results indicated that surface melting phenomena of Ge NWs due to the high surface energy from curvature of NWs start around $550^{\circ}C$ which is $270^{\circ}C$ lower than bulk melting point. When we increases annealing temperature, tip of Ge NWs start to make sphere shape in order to reduce its surface energy. On the contrary, Ge@G NWs prevent surface melting of Ge NWs and no Ge spheres generated. Furthermore, we fabricated filed emission devices using pure Ge NWs and Ge@G NWs. Compare with pure Ge NWs, graphene protected Ge NWs show enhancement of reliability. This growth approach serves a thermal stability enhancement of semiconductor NWs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.409-409
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• 2012

최근 나노크기의 미세구조 가공기술이 발달함에 따라 다양한 응용을 위한 나노소재/구조가 활발히 연구 되고 있다[1]. 그 중에서 실리콘 나노선은 태양전지, 메모리, 트랜지스터 그리고 광 공진기에 쓰일 수 있는 소재로서 기존의 실리콘 가공기술을 바로 사용할 수 있을 뿐 아니라[2], 비용 면에서 탁월한 잇점이 있기 때문에 주목 받고 있는 소재이다. 실리콘 나노선의 물리적 특성을 연구하기 위한 많은 연구가 진행되었지만, 매우 작은 크기와 높은 표면적-부피비율로 인해 생긴 독특한 특징을 완전히 이해하기에는 아직 부족한 점이 많다. 실리콘 나노선의 전류-전압특성에 영향을 미치는 요소는 도핑농도, 표면상태, 채널의 크기 등으로 다양한데, 이번 연구에서는 실리콘 나노선의 표면환경이 공기와 물 두 종류로 매질에 접하고 있을 경우에 대하여 각각 전류-전압을 측정하였다. 물이 공기와 다른 점은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 첫째로 물의 경우에는 물에 용해된 수소이온과의 화학반응을 통하여 실리콘 표면전하가 유도되며 pH 값에 민감하게 변화한다. 둘째로 물의 유전율은 공기의 80배로서 표면부근에서의 전기장분포가 많이 왜곡된다. 이를 위하여 SOI를 기반으로 채널길이 $5{\mu}s$, 두께 40 nm, 너비 100 nm인 실리콘 나노선을 일반적인 반도체공정을 사용하여 제작하였다. 나노선의 전기적 특성 실험은 Semiconductor Parameter Analyzer (Agilent, 4155C)를 사용하여 전류-전압특성을 표면 상태를 변화시키면서 측정하였다. 실험을 통해 실리콘 나노선은 물과 공기 두 가지 표면환경에 따라 전류-전압특성이 확연히 변화하는 것을 볼 수 있었다. 동일한 전압 바이어스에서 표면에 물이 있을 때가 공기 있을 때 보다 훨씬 증가한 전류를 얻을 수 있었고(3V에서 약 2배), 비선형적인 전류-전압특성이 나타남을 관찰하였다. 본 발표에서는 이러한 실험결과를 표면에서의 전하와 정전기적인 효과로서 정성적으로 설명하고, 전산모사결과와 비교분석 하고자 한다.