실온에서 자외선 발광하는 보론 나이트라이드 마이크로튜브

최근 단결정 보론 나이트라이드(Boron Nitride) 마이크로튜브가 만들어져 실온에서 

깊은 자외선(deep UV) 영역에서 LED로 응용될 가능성이 제시되었다. 

일본 추쿠바의 국립 재료과학 연구소의 과학자들은 오랫동안 탄소 나노튜브와 비슷

한 형태를 지닌 보론 나이트라이드 나노튜브를 연구해왔다. Hexagonal 재료구조를 

가진보론 나이트라이드의 단결정 재료는 근 밴드-에지 (near band-edge) 발광 현

상을 보이지만, 실온에서 이러한 현상은 빛의 세기가 너무 약해서 문제가된다. 실온

에서 발광의 세기가 약한 이유를 알아내기 위해 이 연구진은 보론 나이트라이드는 

마이크로미터 크기에서 가운데가 빈 튜브 형태로 만들었다. 

보론 나이트라이드 튜브의 내벽을 아주 얇게 만들고 두께를 일정하게 하기 위해, 연

구진은 리튬 탄소 산화물과 보론을 반응물로 사용하고 퍼니스 안에서보론 나이트라

이드 튜브를 성공적으로 합성해 냈다. 이 마이크로 튜브는 지름이 약 1 ? 3 마이크로

미터이고 내벽의 두께는 50 나노미터 밖에 되지 않는다. 얇은 벽의보론 나이트라이

드 튜브의 생성 메커니즘은 vapor-liquid-solid (VLS) 메커니즘으로 설명된다. 

캐소드루미니슨스(Cathodoluminescence, 전자를 때리면 발광하는 현상) 실험을 

해 본 결과 이 보론 나이트라이드 튜브는 216.5 나노미터의 파장대에서 강렬한 발광 

현상을 보였다. 고분해능 투과 전자 현미경의 분석 결과는보론 나이트라이드 튜브

의 표면이 굴곡이 별로 없어 벌크의보론 나이트라이드 재료와 아주 유사하다는 것

이 밝혀졌다. 따라서 디펙트를 유발하는 스트레인 에너지가 상당히 감소하게 된다. 

따라서, 보론 나이트라이드 튜브의 발광 현상은 자유 엑시톤의 재결합

(recombination) 으로 설명된다. 이러한 현상은보론 나이트라이드 나노튜브와는 비

교가 되는데, 보론 나이트라이드 나노튜브의 경우 자유 엑시톤이 아니라 속박된 엑

시톤의 재결합으로 발광하며 실온에서는 쉽게 사라지게 된다. 

보론 나이트라이드 튜브 재료는 최근 DVD 디바이스, 마이크로 리액터와 마이크로플

루이딕 시스템의 영역에서 활발히 연구되는 재료이다.

http://nanotechweb.org/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-27