JP2011051875A - ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法及びled素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階と、凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階と、前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階と、前記パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階とを含むナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
【選択図】図2
Description
また、本発明は、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法によって直接パターニングされた金属酸化薄膜パターンを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法によって光結晶層を含むLED素子の製造方法を提供することを目的とする。
従って、金属酸化薄膜パターンが必要な半導体、ディスプレイ、太陽電池、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)などの多様な分野に簡素化された工程を適用することができる。
図3で、Mは金属元素であり、前記列挙した金属元素の一つまたは二つ以上の金属元素である。例えば、一つの金属Tiを含む金属有機物前駆体はTiO2薄膜を形成することができ、二つ以上の金属Pb、Zr、Tiを含む金属有機物前駆体はPb(ZrxTi1−x)O3薄膜を形成することができる。
図5を参照すれば、LED素子50は、基板52上にGaNバッファー層54が形成され、前記GaNバッファー層54上に順次にn型GaN層60、発光層65、及びp型GaN層67が形成され、前記p型GaN層67上に光結晶層70が形成された構造からなる。
図7のように、錫(Sn)の感光性金属有機物前駆体溶液を利用して、ナノインプリント工程によって、パターン化されたSnO2薄膜の形成が可能であることを確認した。
○実施例6−2:パターン化された薄膜を400度で1時間熱処理したTiO2薄膜
○比較例1:パターンされないTiO2薄膜
○比較例2:パターン化されない薄膜を400度で1時間熱処理したTiO2薄膜
20 モールド
23 凹凸パターン
24 第1パターンの凹凸構造
25 凹凸パターンを有するモールド
30 感光性金属有機物前駆体コーティング層
35 金属酸化薄膜パターン
40 一体型モールド
41 マスク
42 第2パターン
45 金属酸化薄膜パターン
47 複合パターン
50 LED素子
54 GaNバッファー層
60 n型GaN層
65 発光層
67 p型GaN層
70 光結晶層
Claims (21)
- 基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階;
凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階;
前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階;
前記パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階;を含む、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。 - 前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含むことを特徴とする、請求項1に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、アンチモン、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリジウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ウラニウムからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなることを特徴とする、請求項3に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル、アセチルアセトナート、ジアルキルジチオカルバメート、カルボン酸、カルボキシラート、ピリジン、ジアミン、アルシン、ジアルシン、ホスフィン、ジホスフィン、ブトキシド、イソプロポキシド、エトキシド、塩化物、アセテート、カルボニル、カルボネート、水酸化物、アレナス、ベータ−ジケトナート、2−ニトロベンズアルデヒド、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなることを特徴とする、請求項3に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、4−メチル−2−ペンタノン、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解されることを特徴とする、請求項3に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 第1パターンの凹凸構造を有するモールド上に第2パターンを有するマスクを付着する段階;
基板に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階;
前記マスクが付着されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階;
前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された金属酸化薄膜パターンを形成する段階;
パターン化されたモールドを前記金属酸化薄膜パターンから除去する段階;及び
前記金属酸化薄膜パターンを現像する段階;を含む、ナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。 - 前記第1パターンは、ナノスケールの凹凸構造に形成され、前記第2パターンは、マイクロスケールの平面構造に形成されることを特徴とする、請求項7に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含むことを特徴とする、請求項7に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、アンチモン、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリジウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ウラニウムからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなることを特徴とする、請求項10に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル、アセチルアセトナート、ジアルキルジチオカルバメート、カルボン酸、カルボキシラート、ピリジン、ジアミン、アルシン、ジアルシン、ホスフィン、ジホスフィン、ブトキシド、イソプロポキシド、エトキシド、塩化物、アセテート、カルボニル、カルボネート、水酸化物、アレナス、ベータ−ジケトナート、2−ニトロベンズアルデヒド、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなることを特徴とする、請求項10に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、4−メチル−2−ペンタノン、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解されることを特徴とする、請求項10に記載のナノインプリントを利用した金属酸化薄膜パターンの形成方法。
- 請求項1乃至13のうちのいずれか一項による方法によって形成された金属酸化薄膜パターン。
- 光結晶構造を有するLED素子の製造方法において、
基板上の前記光結晶構造を形成する層に感光性金属有機物前駆体溶液をコーティングして感光性金属有機物前駆体コーティング層を形成する段階;
前記光結晶構造に対応する凹凸構造を有するようにパターン化されたモールドで前記感光性金属有機物前駆体コーティング層を加圧する段階;
前記加圧された感光性金属有機物前駆体コーティング層に紫外線を照射して硬化された光結晶構造の金属酸化薄膜パターンを形成する段階;
前記モールドを前記光結晶構造の金属酸化薄膜パターンから除去する段階;を含む、ナノインプリントを利用したLED素子の製造方法。 - 前記光結晶構造の金属酸化薄膜パターンを熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項15に記載のナノインプリントを利用したLED素子の製造方法。
- 前記感光性金属有機物前駆体溶液は、金属に有機物リガンドが結合して合成された金属有機物前駆体を含むことを特徴とする、請求項15に記載のナノインプリントを利用したLED素子の製造方法。
- 前記金属有機物前駆体を構成する金属元素は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、アンチモン、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、イリジウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、ウラニウムからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上の金属からなることを特徴とする、請求項17に記載のナノインプリントを利用したLED素子の製造方法。
- 前記有機物リガンドは、ヘキサン酸エチル、アセチルアセトナート、ジアルキルジチオカルバメート、カルボン酸、カルボキシラート、ピリジン、ジアミン、アルシン、ジアルシン、ホスフィン、ジホスフィン、ブトキシド、イソプロポキシド、エトキシド、塩化物、アセテート、カルボニル、カルボネート、水酸化物、アレナス、ベータ−ジケトナート、2−ニトロベンズアルデヒド、及びこれらの混合物を含む群より選択された何れか一つまたは二つ以上のリガンドからなることを特徴とする、請求項17に記載のナノインプリントを利用したLED素子の製造方法。
- 前記金属有機物前駆体は、ヘキサン、4−メチル−2−ペンタノン、ケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テカン、ノナン、オクタン、ヘプタン、及びペンタンからなる群より選択された何れか一つまたは二つ以上を混合した溶媒に溶解されることを特徴とする、請求項17に記載のナノインプリントを利用したLED素子の製造方法。
- 請求項15乃至20のうちのいずれか一項による方法によって製造された光結晶層を含むLED素子。
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