What is Nanowire?

   나노와이어(나노끈)는 나노미터 단위의 크기를 가지는 와이어 구조체를 말한다. 대체로 10 nm 미만의 지름을 가지는 것에서부터 수백 nm 지름의 나노와이어를 포함해서 일컬으며, 길이 방향으로는 특별히 크기의 제한이 없다. 극미세계에서는 양자역학효과의 영향이 지배적이므로, 이러한 와이어 구조체를 양자와이어라고 부르기도 한다. 금속성(Ni, Pt, Au 등)과 반도체(Si, InP, GaN, ZnO 등), 절연성(SiO2, TiO2 등)의 많은 종류의 나노와이어가 존재한다.이러한 나노와이어를 초미세/고효율 전자기계부품으로 활용하기 위해 세계 각국의 여러기관에서 연구개발이 왕성하게 진행중이다.

 

나노와이어의 특성

   나노와이어는 나노와이어의 양 끝에서 두 양자로 제한된 방향성을 갖는다. 넓은 표면적, 매우 높은 전자밀도, Van Hove singularities 에너지의 결합 밀도, 증가된 여기 결합 에너지, 반경 의존성 밴드갭, 전자와 양자에 대한 증가된 표면 분산 특성 등은 같은 Bulk 물질과 다른 특성을 갖는다. 물리적 특성은 나노와이어의 부피에 대한 증가된 표면적으로 그 특성은 표면 상태와 구조적 배열에 의존한다. 중요한 전자이동 특성은 면(2차원)이나, 입체(3차원)에서 나타나는 양자효과와는 달리 일차원적 양자 효과에서 발생하는 많은 현상을 보인다. 낮은 차원에서의 전자이동 현상은 이론적으로 크게 두 가지인 Ballistic 과 Diffusive 이동으로 나뉘어 진다. Ballistic 이동은 어떠한 분산이 없이 전자가 나노와이어를 이동할 때 발생하며, Diffusive 이동은 전도가 음향양자(격자진동), 경계분산, 격자와 다른 구조적 결함, 불순물 원자 때문에 기인한 나노와이어안에서의 캐리어 분산에 의해 유력하다.