전류가 흐르는 절연막 개발(화학과 전자공학의 융합)
연구결과 개요
2. 연구내용
충분히 도핑된 실리콘 웨이퍼(highly doped n-Si, n+-Si) 위에 실리콘 산화물 박막(SiO2)을 나노 스케일 두께(약 6 ㎛)로 입혀서 전도성 실리콘과 수용액이나 양성자가 존재하는 유기용액 사이를 절연시킨다. 산화막에 덮인 실리콘 전극에 음전위를 가하면 용액 속에 있는 양성자들이 실리콘 산화막 안으로 자연 상태 보다 더 많이 끌려 들어오게 되고, 실리콘과 산화막 경계면 근처에서 양성자가 전자를 전달받음으로써 전기화학적 환원 반응이 일어난다.
그 결과 양성자는 불안정한 상태의 수소 원자가 되며 산화막 내부에 분포하고 있던 양성자들과 수소 원자들을 매개로 전자는 절연막 속을 통과한다. 이러한 메카니즘을 통해 상당히 낮은 전압(약 -1.0 V)에서도 환원 전류가 흐를 수 있고 산화막 바깥에 있는 물질(redox species, CO2, O2 등)을 환원시키기도 한다.
또한 이러한 원리를 이용해 실리콘 산화막 위에 팔라듐(Palladium) 나노 입자(직경 20∼30 ㎚)를 만들 수 있고 이것을 플랫폼으로 하여 촉매성이 뛰어나다고 알려진 이원합금 나노 결정(bimetallic nanocrystal)을 만들 수도 있음을 보였다.
전류가 흐르는 절연막 개발
실리콘 산화막 위에 팔라듐 나노 입자를 만들어 플랫폼으로 이용하면 촉매성이 뛰어난 뭘 만들 수 있지
이원합금 나노 결정