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하부 기판;상기 하부 기판 상에 배치된 하부 전극;상기 하부 전극 상에 PN 접합부들을 각각 구비하는 복수 개의 나노 로드들이 배치되되, 상기 각 나노 로드의 PN 접합부는 상기 하부 전극에 인접하는 N형 영역, 상기 N형 영역 상부에 P형 영역, 및 상기 N형 영역과 상기 P형 영역의 계면에 인접한 영역에 형성된 공핍층을 구비하고;상기 나노 로드들 사이에 배치된 인캡슐레이션층;상기 나노 로드들 및 인캡슐레이션층 상에 배치된 상부 전극; 및상기 상부 전극 상에 배치된 상부 기판을 구비하는 압전 소자
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제1항에 있어서,상기 각 나노 로드는 상기 하부 전극에 인접하는 제1 PN 접합부, 제1 PN 접합부 상에 위치하는 제2 PN 접합부, 및 상기 제1 PN 접합부와 상기 제2 PN 접합부 사이에 배치된 터널접합부를 구비하고,상기 제1 PN 접합부와 상기 제2 PN 접합부의 각각은 상기 N형 영역, 상기 P형 영역, 및 상기 공핍층을 구비하는 압전 소자
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제2항에 있어서,상기 터널접합부는 상기 제1 PN 접합부의 P형 영역 대비 P형 도펀트의 도핑 농도가 더 높은 P++ 영역과 상기 제2 PN 접합부의 N형 영역 대비 N형 도펀트의 도핑 농도가 더 높은 N++ 영역을 구비하는 압전 소자
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 N형 영역과 상기 P형 영역 사이에 상기 공핍층이 형성된 진성 영역을 더 포함하는 압전 소자
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제1항에 있어서,상기 나노 로드들은 육방정 우르짜이트 결정구조를 갖는 구조체들인 압전 소자
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제1항에 있어서,상기 나노 로드들은 GaN 나노 로드들인 압전 소자
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제5항에 있어서,상기 각 나노 로드는 상기 하부 전극에 인접하는 육각 기둥과 상기 상부 전극에 인접하는 뾰족한 단부를 구비하는 압전 소자
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제7항에 있어서,상기 육각 기둥은 6개의 m-면들을 가지고,상기 뾰족한 단부는 6개의 {1-101}면들을 갖는 압전 소자
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9
제8항에 있어서,상기 단부는 상기 6개의 {1-101}면들이 하나의 점에 모인 꼭지점을 구비하거나 혹은 상기 6개의 {1-101}면들에 접하는 c-면을 상부면으로 구비하는 압전 소자
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10
제7항에 있어서,상기 육각 기둥은 수백 nm의 직경을 갖고,상기 나노 로드의 종횡비는 2 내지 10이고,상기 육각기둥의 높이는 상기 단부의 높이에 비해 5 내지 15배인 압전 소자
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제1항에 있어서,상기 하부 전극은 상기 나노 로드들에 오믹 접합되고,상기 상부 전극은 상기 나노 로드들에 쇼트키 접합되는 것인 압전 소자
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제1항에 있어서,상기 상부 기판 및 상기 하부 기판은 인간의 피부와 같거나 혹은 이보다 작은 탄성계수를 갖는 압전 소자
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제12항에 있어서,상기 상부 기판 및 상기 하부 기판은,다수의 기공을 갖는 실리콘 고분자(silicone polymer)와 탄소의 복합소재인 압전 소자
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성장 기판 상에 상기 성장 기판의 상부 표면을 노출시키는 복수 개의 개구부들을 갖는 마스크층을 형성하는 단계;상기 개구부들 내에 노출된 성장 기판의 상부 표면 상에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 사용하여, PN 접합부들을 각각 구비하는 복수 개의 나노 로드들을 성장시키되, 상기 각 나노 로드의 PN 접합부는 상기 하부 전극에 인접하는 N형 영역, 상기 N형 영역 상부에 P형 영역, 및 상기 N형 영역과 상기 P형 영역의 계면에 인접한 영역에 형성된 공핍층을 구비하는 단계;상기 나노 로드들 사이에 인캡슐레이션층을 배치하는 단계; 상기 성장 기판 및 상기 마스크층을 분리하여, 상기 나노 로드들 및 인캡슐레이션층의 하부면을 노출하는 단계;상기 노출된 상기 나노 로드들 및 인캡슐레이션층의 하부면 상에 하부 전극과 하부 기판을 차례로 형성하는 단계; 및상기 나노 로드들 및 인캡슐레이션층의 상부면 상에 상부 전극 및 상부 기판을 차례로 형성하는 단계를 구비하는 압전 소자 제조방법
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제14항에 있어서,상기 복수 개의 나노 로드들을 성장시키는 것은상기 성장 기판을 챔버 내에 로딩한 후,상기 챔버 내에 금속 전구체를 캐리어 가스와 함께 주입하는 단계;상기 금속 전구체의 주입을 중단하고, 상기 캐리어 가스만 주입하는 단계;반응 가스를 상기 캐리어 가스와 함께 주입하는 단계; 및상기 반응 가스의 주입을 중단하고, 상기 캐리어 가스만 주입하는 단계를 구비하는 단위 사이클을 복수회 진행하여 수행하는 압전 소자 제조방법
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제15항에 있어서,상기 단위 사이클을 수백회 반복 진행하여 상기 나노 로드들을 성장시키는 압전 소자 제조방법
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제15항에 있어서,상기 나노 로드들을 성장시키는 것은 700 내지 1300 ℃에서 수행하는 압전 소자 제조방법
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제15항에 있어서,상기 금속 전구체는 트리메틸갈륨(trimethyl gallium, TMGa)이고,상기 반응가스는 암모니아이고,상기 캐리어 가스는 수소 (H2), 질소 (N2), 또는 아르곤 (Ar)을 함유하는 압전 소자 제조방법
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제15항에 있어서,상기 나노 로드들 내에 구비된 P형 영역은 상기 금속 전구체를 주입할 때 P형 도펀트 전구체를 상기 챔버 내에 주입하여 형성하고,상기 나노 로드들 내에 구비된 N형 영역은 상기 금속 전구체를 주입할 때 N형 도펀트 전구체를 상기 챔버 내에 주입하여 형성하는 압전 소자 제조방법
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제19항에 있어서,상기 P형 도펀트 전구체는 비스(사이클로펜타디에닐)마그네슘 (Cp2Mg)이고,상기 N형 도펀트 전구체는 실레인(SiH4)인 압전 소자 제조방법
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