KR101006823B1

KR101006823B1 - 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101006823B1
Application number: KR1020080008867A
Authority: KR
Inventors: 정운룡; 고성욱; 김성동
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2011-01-12
Also published as: KR20090082973A

Abstract

본 발명의 한 가지 실시예에 따라서, 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 (A) 고분자 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; (B) 상기 박막에 전구체 또는 VI족 나노 입자들을 분산시키는 단계; (C) 상기 기판을 가열하여 상기 나노 입자들을 상기 박막 내에서 나노 와이어 형태로 수평 성장시켜, 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING POLYMER THIN FILM STRUCTURE HAVING NANOWIRES EMBEDDED THEREIN}

본 발명은 기판 상에서 박막을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고비용, 저효율의 고온 증착 공정을 이용하는 일이 없이 상온에서 용액 공정을 이용하여 나노 와이어를 수평 성장시킬 수 있는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 산화물은 절연체 또는 유전체로서 다양한 전자 소자에 이용되어 왔다. 특히, 최근 들어 산화아연과 같은 반도체 산화물의 적용이 널리 연구되고 있으며, 이에 따라 반도체 산화물 박막 기술 또한 활발히 연구되고 있다.

한편, 최근 나노크기 수준의 극미세 영역에서 새로운 양자 효과와 우수한 특성이 발견됨에 따라, 다양한 나노소재의 제조뿐만 아니라 이를 이용한 나노 소자의 연구가 전세계적으로 주목을 받고 있다.

그러나, 나노미터 수준의 극미세 영역을 제어하여 나노 소자를 만드는 것은 산화물 박막 형성과 같은 기존의 반도체 공정 기술과 비교하여, 극히 복잡하고 어려울 뿐만 아니라 제조 공정, 소요 시간 등도 많이 소요되기 때문에, 나노 소재를 이용한 나노 소자의 대량 생산 및 다른 전자 소자로의 응용에도 큰 걸림돌이 되고 있는 것이 현재의 실정이다.

한편, 기판 상에서 나노 와이어를 성장시킨 후 산화물 반도체 박막을 증착시키는 기술 등 나노 소자로의 응용을 위한 기술이 제안되고도 있으나, 이들은 필연적으로 고온 증착과 같은 고비용, 저효율의 공정을 수반하고 있다. 또한, 나노 와이어를 기판 상에서 수직으로 성장시키고 있으나, 구체적으로 나노 와이어를 어떻게 성장시킬 수 있는지에 대한 방법은 구체적으로 제시하지 못하고 있다. 즉, 수직으로 성장된 나노 와이어들을 다시 수평으로 배향시켜야 원하는 용례에 적용할 수가 있는데, 원하는 목적에 맞게 나노 와이어들을 수평으로 배향시키고 또 위치 조절을 하는 것은 현실적으로 불가능하여, 상기와 같은 방법은 실용화하기가 곤란하다. 또한, 나노 와이어들이 수직 방향으로 성장되고, 이들은 서로 이격되어 있어서, 이들을 물리적으로 서로 연결하여 사용해야 하는데, 그 연결점에서는 물성이 달라져, 나노 와이어를 통한 전하의 이동이 연결점에서 변하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 한 가지 목적은 고온 증착 공정을 이용하지 않으면서도 상온에서 나노 와이어를 성장시킬 수 있는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 나노 와이어를 전체적으로 수직 방향이 아닌 수평 방향으로 성장하도록 하여, 전자 소자로의 응용을 단순화하고, 플렉서블 디스플레이와 같은 전자 소자에 이용할 수 있도록 해주는, 나노 와이어가 함입된 고분자 박막의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용액 공정을 이용하여 손쉽게 나노 와이어를 수평 성장시킬 수 있는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판 상에서 나노 입자들을 수평 방향으로 성장시켜 나노 와이어들이 화학적으로 네트워크되어, 나노 와이어들을 통한 전하의 이동 성질이 변화되지 않는, 나노 와이어가 함입된 고분자 박막의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수평으로 성장하여 화학적으로 결합되어 있는 고분자 박막을 이용하여, 적어도 두 개의 전극을 포함하는 전자 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고온의 증착 공정 없이 기판 상에서 나노 와이어를 수평으로 성장시키는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 가지 양태에 따라서, 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법이 제공되는데, 상기 방법은 (A) 고분자 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; (B) 상기 박막에 Te 또는 Se 나노 입자들을 분산시키는 단계; (C) 상기 기판을 가열하여 상기 나노 입자들을 상기 박막 내에서 나노 와이어 형태로 수평 성장시켜, 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 Se 입자는 상기 (B) 단계에서 a-Se 형태이고, 상기 (C) 단계에서의 가열 중 t-Se으로 변형된다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 (C) 단계에서 t-Se 입자들이 상기 고분자 박막 내에서 확산에 의해 나노 와이어로 수평 성장한다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 고분자 박막을 용매를 이용하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 Se 나노 와이어를 Ag, Cd 또는 Pb를 이용하여 Ag₂Se, CdSe 또는 PbSe로 화학적으로 변환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 화학적으로 변환된 Ag₂Se, CdSe 또는 PbSe에 대하여 화학적 치환 과정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 화학적으로 변환된 Ag₂Se를 상기 화학적 치환 과정을 통해 Ag₂Te으로 변화시키는 것을 포함할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 (C) 단계에서의 가열은 50~100℃의 온도 범위에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 약 50~70℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 고분자 박막은 폴리카프로락톤(PCL)를 포함할 수 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 (B) 단계에 있어서, 상기 나노 입자들을 용액에 분산시킨 후 상기 고분자 박막에 떨어뜨려, 상기 박막에 분산시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용하여, 적어도 두 개의 전극을 포함하는 전자 소자를 제조하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 (a) 고분자 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; (b) 상기 박막에 Te 또는 Se 입자들을 분산시키는 단계; (c) 상기 기판을 가열하여 상기 입자들을 상기 박막 내에서 나노 와이어 형태로 1차원 수평 성장시켜, 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계; (d) 상기 고분자 박막을 용매를 이용하여 제거하는 단계; (e) 상기 네트워크 형태로 상호 연결된 나노 와이어 위에 상기 전극을 형성하여, 상기 나노 와이어를 통해 전극들을 전기적으로 상호 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 한 가지 실시예에 있어서, 상기 전자 소자는 플렉서블 디스플레이일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 기판 상에서 나노 와이어를 성장시키는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 (A) 기판을 제공하는 단계; (B) Se 또는 Te 입자들이 분산된 용매를 상기 기판 상에 떨어뜨려 분산시키는 단계; (C) 상기 기판을 가열하여 상기 입자들을 나노 와이어 형태로 수평 성장시켜, 이들 나노 와이어가 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 한 가지 실시예에 있어서, 상기 기판에는 고분자 박막이 코팅되어 있으며, 상기 Se 또는 Te 입자들은 상기 고분자 박막에 분산될 수 있다.

본 발명에 따르면, Se과 같은 나노 입자들이 박막 내에서 수직 방향이 아닌 수평 방향으로, 즉 1차원적으로 나노 와이어 형태로 성장하고, 이들 나노 와이어들이 화학적으로 결합되어 네트워크를 형성한다. 이때, 고비용, 저효율의 고온 증착프로세스를 이용하지 않고, 상온에서 용액 공정을 이용하여 손쉽게 나노 와이어를 수평 성장시킬 수 있다. 또한, 기판 상에서 수평 방향으로 성장된 나노 와이어들이 화학적으로 네트워크되어, 나노 와이어들을 통한 전하의 이동 성질이 변화되지 않으므로, 전하의 이동을 정밀하게 제어할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 수평 배향의 나노 와이어들은 쉽게 다른 화합물 반도체로 변화시킬 수 있어, 다양한 수평 배향 네트워크의 반도체 구조를 실현할 수가 있다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공되는 것으로서, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 1에는 본 발명의 한 가지 실시예에 따라서, Se 나노 입자를 이용하여 기판 상에서 나노 와이어를 형성하는 과정이 개략적으로 도시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따라, t-Se(trigonal selenium) 나노 와이어의 성장 과정을 보여주고 있는데, 본 발명에 있어서, 나노 와이어는 기판 표면의 조건에 따라 그 성장 방향이 다르게 나타난다.

구체적으로, 도 1의 (A)의 경우, 실리콘 기판 상에 a-Se(amorphous selenium) 입자를 뿌린 후 가열시킨 경우의 나노 와이어 성장을 보여주고 있다. 본 발명에 있어서, 상기 a-Se은, 이 a-Se 나노 입자를 용액(예컨대, 물)에 분산시킨 후, 기판 상에 떨어뜨림으로써, 기판 상에 골고루 널리 분산된다. 이와 같이 나노입자를 물과 같은 용액에 분산시키는 기법은 이미 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 그 설명을 생략한다.

(A)의 경우에 있어서, 입자의 성장 방향은 입자의 밀도와 가열 온도에도 영향을 받지만, 도시한 바와 같이 수직 방향으로도 또 기판과 평행하게 수평으로, 즉 3차원적으로 성장하는 등 랜덤하다. 열역학적으로 t-Se은 a-Se보다 안정하기 때문에, 가열을 하였을 경우, a-Se 입자는 t-Se 입자로 쉽게 변형된다. 실리콘 기판 상에서의 변형 온도는 약 50℃ 내지 100℃이며, 완전히 변형되기까지는 24 시간 이상이 소요된다. Se 입자들은 확산(수평 성장) 및 기화(수직 성장)에 의해 a-Se입자에서 t-Se 나노 와이어로 성장한다.

한편, (B)의 경우는 실리콘 기판 상에 폴리카프로락톤(PCL)와 같은 고분자 박막을 예컨대 스핀 코팅에 의해 형성한 후, a-Se 나노 입자 용액을 떨어뜨린 후 가열하였을 경우의 입자 거동을 보여주고 있다. 폴리카프로락톤은 그 용융점이 약 60℃로서, 가열을 하면 순간적으로 a-Se 나노 입자가 고분자 박막 내로 잠기고 박막 내에서의 확산으로 인해 t-Se 나노 와이어가 성장하게 된다. 이때의 성장은 박막 내에서만 이루어져, 성장하는 나노 와이어들이 화학적으로 상호 연결되어 네트워크 형태를 형성하게된다. 본 발명에 있어서, 이때의 변형 온도 범위는 약 50℃ 내지 100℃이며, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 70℃의 온도 범위에서 가열이 이루어진다. 한편, 박막의 두께가 너무 얇으면 가열 과정에서 박막이 손상되어 나노 와이어가 제대로 성장하지 못하기도 하므로, 그 두께를 나노 와이어의 성장에 맞춰 적절히 조절한다.

한편, 도 1의 실시예에 있어서, 나노 와이어 형태로 수평 성장시키기 위한 것으로서 Se을 이용하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 종래의 증착 공정과 같은 고비율, 저효율의 프로세스를 이용하지 않으면서, 비교적 저온에서의 프로세스(50~70℃)가 가능하고, 또 용액 공정을 이용하여 기판, 고분자 박막에 나노입자 형태로 분산 가능한 물질이면 본 발명에 이용될 수 있다. 본 발명자의 연구에 따르면, 주기율표에서 VI족 원소들이 이러한 조건을 충족시킬 수 있고, 특히 Se 또는 Te은 다른 물질로 용이하게 변환/치환될 수 있어 본 발명에 사용하기에 적합하다는 것을 발견하였다.

보다 구체적으로 설명하면, Se의 경우, 그 나노입자는 물과 같은 용매에 쉽게 분산시킬 수 있고, 상온 프로세스를 통해 나노 와이어로 성장시킬 수가 있다. 한편, Se는 다른 물질로 쉽게 변환/치환될 수 있어, 본 발명이 궁극적으로 이용하고자 하는 분야, 즉 플렉서블 디스플레이와 같은 전자 소자에 응용할 수가 있다. 즉, Se 나노 와이어의 경우 그 자체로는 플렉서블 디스플레이와 같은 전자 소자에서 전극을 상호 연결하는 도선으로서 이용할 수가 없고, 즉 Se은 전기 이동동가 높지 않으므로, 예컨대 트랜지스터를 구성하는 반도체로는 사용하기가 쉽지 않고, 따라서 이를 다른 반도체 물질로 변환/치환하여야 하는데, 본 발명자의 연구에 따르면 Se은 적절한 반응 조건 하에서 Ag₂Se, CdSe, PbSe와 같은 물질로 쉽게 화학적으로 변환될 수 있고, 또 Ag₂Se는 Ag₂Te과 같은 물질로 쉽게 화학적으로 치환될 수 있는 바, 이들 물질은 전자 소자에서 널리 이용되는 물질이다. 그러나, 이들 반도체 물질은 나노 와이어의 형태로 기판 상에서 구현하기가 어렵고, 따라서 본 발명에서는 Se를 상기한 과정을 통해 나노 와이어로 성장시킨 후, 이 나노 와이어를 상기 물질로 치환/변환하여 전자 소자에 사용할 수 있도록 한다. 한편, 어떤 물질을 다른 물질로 화학적으로 치환 및 변환시키는 방법 및 메커니즘은 이미 공지되어 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다(예컨대, Unyong Jeong 등의 "Chemical transformation: a powerful route to metal chalcogenide nanowires", J. Master. Chem, 2006, 16, 3893-3897 참조: 이 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참고로 합체된다).

한편, 청구범위를 비롯한 발명의 상세한 설명에 있어서, "수직 방향"으로의 나노 입자의 성장이라는 것은 기판과 평행한 방향이 아니라, 기판과 일정한 각도를 두고 성장하는 것을 의미하고, "수평 방향"으로의 나노 입자의 성장이라는 것은 상기와 같은 "수직 방향"으로의 성장이 실질적으로 없이, 실질상 기판과 평행한 방향으로만 성장하는 것을 의미한다. 따라서, "수직 방향"으로의 나노 입자의 성장은 3차원적 성장, "수평 방향"으로의 나노 입자의 성장은 1차원적 성장이라 말할 수 있다.

이하에서는, 상기한 본 발명의 원리를 이용하여 Se 나노 와이어를 수평으로 성장시킨 실험예를 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

실험예 1

먼저, a-Se 입자가 고루 분산되어 있는 용액(물)을 준비하였다. 상기 용액을 미리 준비한 실리콘 기판 상에 떨어뜨린 후 약 70℃의 온도에서 가열하여 나노 입자들을 수평 방향으로 성장시켰다. 도 2의 A 내지 F는 약 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 13시간 및 24 시간 가열한 후 얻은 이미지를 나타낸다. 그림에서 검은 화살표는 Se 나노 와이어가 다른 입자를 흡수하면서(Se 나노 입자의 확산) 성장하는 것을 나타내며, 하얀 화살표는 성장하는 Se 나노 와이어가 입자를 만나면서 두 와이어로 나뉘어진 것을 나타내며, 점선으로 표시한 원은 Se 나노 와이어가 화학적으로 접합되었음을 나타낸다.

그림 2에서 알 수 있는 바와 같이, 나노 와이어들이 접합되어 네트워크를 형성하고는 있으나, 나노 와이어가 기판 위의 일부분에서만 성장을 하였다. 즉 기판 위의 모든 나노 입자들이 나노 와이어로 성장하지 않고 일부 입자는 그대로 남아 있었다.

그림 3은 그림 2의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 나노 입자의 밀도가 적고 낮은 온도에서 나노 와이어가 표면으로만 성장하는 듯한 것으로 보이지만, 전자현미경 수준의 이미지에서 나노 와이어 일부가 랜덤하게 성장한 것을 알 수 있다. 나노 와이어가 성장할 때 Se 원자가 공급되는 방법은 크게 표면의 확산에 의한 방법과 기화에 의한 방법 두 가지가 있는데, 낮은 온도에서는 표면의 확산에 의한 방법이 주를 이루어 나노 와이어가 주로 표면으로 성장을 하고 그림 3의 B에서와 같이 온도가 100℃ 이상의 높은 온도일 경우에는 기화에 의한 방법이 주가 되어 나노 와이어가 수직 방향으로 랜덤하게 성장하게 되어, 나노 와이어들이 네트워크를 형성하지 못할 수가 있다. 한편, 130℃ 이상의 더 높은 온도로 가열할 경우에는 그림 3의 C에서와 같이 나노 와이어로 성장하지 못한다는 것을 발견하였다.

이러한 실험예에 기초하여, 본 발명자들은 기판 상에서 나노 입자들이 확산을 통해 나노 와이어로 성장할 수 있고, 또 랜덤하게 성장하지 않도록 50~100℃의 온도 범위, 더 바람직하게는 50~70℃의 온도 범위와 같이 비교적 저온의 온도 범위에서 가열 공정을 수행하는 것이 바람직하다는 실험 조건을 얻었으며, 또한 수직 방향으로의 나노 와이어의 성장을 억제하기 위한 방법으로서 다음과 같은 실험을 수행하였다.

실험예 2

먼저, 실험예 1에서와 같이 a-Se 입자가 고루 분산되어 있는 용액(물)을 준비하였다. 다음에, 실험예 1과는 달리, 실리콘 기판의 표면을 고분자(polymer), 예컨대 폴리카프로락톤(PCL)로 스핀 코팅을 하여 고분자 박막을 형성한 후, 상기 용액을 상기 박막 상에 떨어뜨린 다음에 약 70℃의 온도에서 가열하여 나노 입자들을 수평 방향으로 성장시켰다. 도 4는 가열 시간에 따른 나노 와이어의 성장 모습을 보여주는 SEM 사진이다.

도 4의 A는 5분 동안 가열한 후 성장한 나노 와이어를 보여주는 도면으로서, 나노 와이어가 고분자 박막 내에서 빠르게 성장하고 있는 모습을 보여준다. 즉, 나노 와이어가 성장하기 시작하면 주위의 나노 입자로부터 Se 원자들이 고분자 박막 내에서 빠르게 공급되어 나노 와이어의 성장 속도가 더 빠르게 이루어지는 것으로 보인다. 도 4의 B는 2시간 동안 가열 후의 SEM 이미지이고, C는 10시간 동안의가열 후 SEM 이미지로서, 나노 와이어의 성장이 거의 끝났음을 보여주고 있다. D는 고분자 박막을 녹여낸 후의 이미지로서, 나노 와이어가 평면, 즉 기판과 평행한 방향으로만 성장하여 화학적으로 완벽하게 결합된 네트워크가 형성되었음을 보여주고 있다. 삽입 이미지는 나노 와이어들이 화학적으로 결합하고 있음을 보여주고 있다.

도 5의 A는 성장한 나노 와이어가 단결정임을 보여주는 TEM 이미지이고, B는 두 나노 와이어의 결합이 화학적 결합임을 보여주는 TEM 이미지이다. 이와 같이, 본 발명에 따라서 성장한 나노 와이어들은 단순히 물리적으로 결합되는 것이 아니라 화학적으로 결합되어, 전하의 이동을 개선시킨다. 즉, 나노 와이어들이 종래와 같이 단순히 물리적으로 결합되어 있는 경우, 예컨대 제1 나노 와이어를 통해 이동하는 전하는 두 나노 와이어가 결합된 결합점을 통해 제2 나노 와이어로 이동하게 되는데, 이들 나노 와이어는 물리적으로 결합되어 있어서, 결합점을 통과하는 도중 전하의 이동 속도 등이 변하게 되어, 전하의 이동을 정밀하게 제어할 수가 없다. 그러나, 본 발명에 따르면, 성장시킨 나노 와이어들이 화학적으로 결합되어 있기 때문에, 결합점을 통한 전하의 이동 등은 전혀 변하지 않게 되고, 따라서 전하의 이동을 원하는 용도에 맞춰 정확하게 제어할 수가 있게 된다.

전술한 과정에 후속하여, 통상의 과정에 따라 나노 와이어 상에 2개 이상의 전극을 형성하게 되면, 두 전극이 상기 나노 와이어를 통해 전기적으로 상호 접속되고, 따라서 이를 이용하여 전자 소자, 예컨대 플렉서블 디스플레이를 제조할 수가 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예컨대, 상기 실시예에 있어서, VI 족 원소, 예컨대 Se 나노 입자를 나노 와이어 형태로 수평 성장시키는 것으로 설명하였으나, 나노 입자 대신에 Se 나노 입자의 전구체를 상기한 과정에 따라 나노 와이어 형태로 수평 성장시킬 수도 있으며, 이 역시 본 발명의 범위 내에 속 하는 것이다. 후술하는 특허청구범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.

도 1은 본 발명의 한 가지 실시예에 따라서, Se 나노 입자를 이용하여 기판 상에서 나노 와이어를 형성하는 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 한 가지 실시예에 따라서, 가열 시간에 따른 나노 입자들의 나노 와이어로의 성장 모습을 보여주는 이미지이다.

도 3은 도 2의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.

도 4는 본 발명의 한 가지 실시예에 따라서, 실리콘 기판 위에 폴리카프로락톤 코팅을 한 후 70℃에서 나노 와이어가 성장한 것을 보여주는 SEM 사진이다.

도 5는 본 발명에 따라서 성장시킨 나노 와이어가 단결정이고, 나노 와이어들이 화학적으로 결합되어 있음을 보여주는 TEM 사진이다.

Claims

삭제
(A) 고분자 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계;

(B) 상기 박막에 Te 또는 Se 나노 입자들을 분산시키는 단계;

(C) 상기 기판을 가열하여 상기 나노 입자들을 상기 박막 내에서 나노 와이어 형태로 수평 성장시켜, 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 나노 입자는 Se인 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 Se 나노 입자는 상기 (B) 단계에서 a-Se 형태이고, 상기 (C) 단계에서의 가열 중 t-Se으로 변형되는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 (C) 단계에서 t-Se 나노 입자들이 상기 고분자 박막 내에서 확산에 의해 나노 와이어로 수평 성장하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고분자 박막을 용매를 이용하여 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Se 나노 와이어를 Ag, Cd 또는 Pb를 이용하여 Ag₂Se, CdSe 또는 PbSe로 화학적으로 변환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 화학적으로 변환된 Ag₂Se, CdSe 또는 PbSe에 대하여 화학적 치환 과정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 8에 있어서, 상기 화학적으로 변환된 Ag₂Se를 상기 화학적 치환 과정을 통해 Ag₂Te으로 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함 입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (C) 단계에서의 가열은 50~100℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 (C) 단계에서의 가열은 50~70℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고분자 박막은 폴리카프로락톤(PCL)을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (B) 단계에 있어서, 상기 나노 입자들을 용액에 분산시킨 후 상기 고분자 박막에 떨어뜨려, 상기 박막에 분산시키는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막 구조체의 제조 방법.
나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용하여, 적어도 두 개의 전극을 포함하는 전자 소자를 제조하는 방법으로서,

(a) 고분자 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계;

(b) 상기 박막에 Te 또는 Se 나노 입자들을 분산시키는 단계;

(c) 상기 기판을 가열하여 상기 나노 입자들을 상기 박막 내에서 나노 와이어 형태로 1차원 수평 성장시켜, 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계;

(d) 상기 박막을 용매를 이용하여 제거하는 단계;

(e) 상기 네트워크 형태로 상호 연결된 나노 와이어 위에 상기 전극을 형성하여, 상기 나노 와이어를 통해 전극들을 전기적으로 상호 접속하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 나노 입자는 Se인 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 Se 나노 입자는 상기 (b) 단계에서 a-Se 형태이고, 상기 (c) 단계에서의 가열 중 t-Se으로 변형되는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 (c) 단계에서 t-Se 나노 입자들이 상기 고분자 박 막 내에서 확산에 의해 나노 와이어로 수평 성장하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Se 나노 와이어를 Ag, Cd 또는 Pb를 이용하여 Ag₂Se, CdSe 또는 PbSe로 화학적으로 변환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의제조 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 화학적으로 변환된 Ag₂Se, CdSe 또는 PbSe에 대하여 화학적 치환 과정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 19에 있어서, 상기 화학적으로 변환된 Ag₂Se를 상기 화학적 치환 과정을 통해 Ag₂Te으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서의 가열은 50~70℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고분자 박막은 폴리카프로락톤(PCL)을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (b) 단계에 있어서, 상기 나노 입자들을 용액에 분산시킨 후 상기 고분자 박막에 떨어뜨려, 상기 박막에 분산시키는 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 소자는 플렉서블 디스플레이인 것을 특징으로 하는 나노 와이어가 함입된 고분자 박막을 이용한 전자 소자의 제조 방법.
기판 상에서 나노 와이어를 성장시키는 방법으로서,

(A) 고분자 박막이 코팅된 기판을 제공하는 단계;

(B) Se 또는 Te 나노 입자들이 분산된 용매를 상기 기판 상에 떨어뜨려 상기 고분자 박막 중에 분산시키는 단계;

(C) 상기 기판을 가열하여 상기 입자들을 상기 박막 내에서 나노 와이어 형태로 수평 성장시켜, 이들 나노 와이어가 화학적으로 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에서 나노 와이어를 성장시키는 방법.
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