KR101029995B1 - High Integrating Method of 1 Dimensional or 2 Dimensional Conductive Nanowires Using Charged Materials, and High Integrated Conductive Nanowires by the Same - Google Patents

High Integrating Method of 1 Dimensional or 2 Dimensional Conductive Nanowires Using Charged Materials, and High Integrated Conductive Nanowires by the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판 상에 전자빔 리소그래피를 이용하여 전자빔 레지스트층을 선형 또는 격자 형상의 나노 패턴으로 형성하고, 상기 기판 전면에 중간층을 형성한 후 상기 전자빔 레지스트층을 제거함으로써 상기 중간층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴을 형성하고, 이후 상기 중간층 상에 흡착층, 대전물질층 및 나노입자층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법, 상기 방법에 의하여 집적된 1 차원 또는 2 차원 고집적 전도성 나노선 및 이를 이용한 소자에 관한 것이다.The present invention is a linear or lattice shape of the intermediate layer by forming an electron beam resist layer in a linear or lattice-shaped nano-pattern using electron beam lithography, forming an intermediate layer on the entire surface of the substrate and then removing the electron beam resist layer. Forming a nanopattern, and then sequentially forming an adsorption layer, a charging material layer, and a nanoparticle layer on the intermediate layer, a method for highly integrated one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using a charged material, to the method The present invention relates to a one-dimensional or two-dimensional highly integrated conductive nanowires integrated therein and a device using the same.

나노선, 전자빔 리소그래피, 고집적, 대전물질, DNA, 나노입자 Nanowires, electron beam lithography, highly integrated, charged materials, DNA, nanoparticles

Description

대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법 및 그에 의한 전도성 집적 나노선{High Integrating Method of 1 Dimensional or 2 Dimensional Conductive Nanowires Using Charged Materials, and High Integrated Conductive Nanowires by the Same}High Integrating Method of 1 Dimensional or 2 Dimensional Conductive Nanowires Using Charged Materials, and High Integrated Conductive Nanowires by the Same

본원은 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법, 상기 방법에 의하여 집적된 1 차원 또는 2 차원 고집적 전도성 나노선 및 이를 이용한 소자에 관한 것이다.The present application relates to a highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using a charged material, a one-dimensional or two-dimensional highly integrated conductive nanowires integrated by the method, and a device using the same.

최근 반도체 기술의 발달로 인하여 전자 부품 소자들은 그 크기가 매우 집적화 되어가고 있다. 특히 CMOS 등의 소자는 집적회로 분야에 널리 사용되고 있는데, 집적도가 높아짐에 따라 소자들의 선 폭은 미세하게 줄어들고 있는 추세이다. 이와 같이, 소자들의 크기가 작아지면서, 나노소자의 구현을 위한 새로운 나노구조체로는 반도체성 나노선과 카본나노튜브(CNT) 및 DNA, 단백질, 바이러스와 같은 바이오 물질들이 사용되고 있다. 하지만, 이들을 이용한 나노분자소자의 집적화는 여러 가지 문제점을 해결하여야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로는 가스 플로우 방법(gas flow method)과 트랜스퍼-프린팅 방법(transfer-printing method), 스캐닝-프로브 리소그래피 방법(scanning-probe lithography method), 미끄러운 분자막을 이용하는 방법 등이 알려져 있다. Recently, due to the development of semiconductor technology, the size of electronic component devices is becoming very integrated. In particular, devices such as CMOS are widely used in the field of integrated circuits, and as the degree of integration increases, the line width of the devices decreases slightly. As such, as the sizes of devices become smaller, new nanostructures for implementing nanodevices include semiconducting nanowires, carbon nanotubes (CNTs), and biomaterials such as DNA, proteins, and viruses. However, integration of nanomolecule devices using them must solve various problems. Techniques for solving these problems include gas flow method, transfer-printing method, scanning-probe lithography method, and slippery molecular film. Known.

인도 Purdue 대학의 C. Mao 그룹에 따른 가스 플로우 방법(Nano Letters 2003, 3, 1545 참조)은 가스를 불어주는 방향을 다르게 하여 고체 표면 상에 정렬된 DNA를 1-D 및 2-D로 제어하는 방식이다. 또한 일본 T. Ohtani 그룹의 트랜스퍼-프린팅 방법은 유기박막 시트를 이용하여 DNA를 고체 표면에 정렬하는 방식은 유기박막 시트 상에 DNA를 한방향으로 정렬시킨 후 고체 박막 상에 찍어내는 방식으로서, 이를 반복함으로써 간단한 공정으로 1-D 및 2-D DNA 어레이(array) 형성할 수 있다는 장점이 있다 [J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7162 참조]. 하지만, 두 방법 모두 DNA를 원하는 위치에 정확한 정렬 및 간격 제어가 어렵다는 문제점을 가지고 있다.The gas flow method (see Nano Letters 2003, 3, 1545) according to C. Mao Group of Purdue University, India, controls 1-D and 2-D DNA aligned on a solid surface by varying the direction of blowing the gas. That's the way. In addition, the transfer printing method of the Japanese T. Ohtani group is a method of aligning DNA on a solid surface by using an organic thin film sheet. This allows the formation of 1-D and 2-D DNA arrays in a simple process [J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7162]. However, both methods have a problem that it is difficult to precisely arrange and space the DNA at a desired position.

대한민국의 김성규 교수팀은 스캐닝-프로브를 이용하여 고체 표면을 산화시켜 흡착층을 형성하여 DNA의 선택적 정렬뿐만 아니라 1-D 및 2-D DNA 어레이를 형성하였다 [Nano Letters 2006, 6, 1334 참조]. 그러나 이 방법의 경우, SPM의 스캔 속도의 한계, 집적화의 한계 및 낮은 능률 때문에 나노선을 이용한 분자소자 제작 공정으로서 기술적 한계를 가진다.Professor Kim's team in South Korea oxidized the solid surface using a scanning probe to form an adsorption layer to form 1-D and 2-D DNA arrays as well as selective alignment of DNA [see Nano Letters 2006, 6, 1334]. . However, this method has technical limitations as a molecular device fabrication process using nanowires due to the limitation of the scan speed, integration limit and low efficiency of SPM.

이에, 기판 상에 1 차원 또는 2 차원의 나노단위의 패턴을 보다 용이하게 제어하고 집적화하는 기술의 필요성이 대두되었다.Accordingly, there is a need for a technology for more easily controlling and integrating one-dimensional or two-dimensional nanoscale patterns on a substrate.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 기판 상에 전자빔 리소그래피를 이용하여 전자빔 레지스트층을 선형 또는 격자 형상의 나노 패턴으로 형성하고, 상기 기판 전면에 중간층을 형성한 후 상기 전자빔 레지스트층을 제거함으로써 상기 중간층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴을 형성하고, 이후 상기 중간층 상에 흡착층, 대전물질층 및 나노입자층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법, 그에 의한 전도성 집적 나노선 및 이를 포함하는 소자 등을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention, by using an electron beam lithography to form an electron beam resist layer in a linear or lattice-shaped nano-pattern, after forming an intermediate layer on the front of the substrate to remove the electron beam resist layer Thereby forming a linear or lattice-shaped nanopattern of the intermediate layer, and then sequentially forming an adsorption layer, a charging material layer, and a nanoparticle layer on the intermediate layer. It is intended to provide a highly integrated method of a line, a conductive integrated nanowire, and a device including the same.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 하기 단계를 포함하는, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법을 제공한다:In order to achieve the above object, an aspect of the present invention provides a highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using a charged material, comprising the following steps:

하기를 포함하는, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선(nanowires)의 집적 방법:Method of integrating one- or two-dimensional conductive nanowires using a charged material, comprising:

기판 상에 양 또는 음으로 대전된 물질의 흡착을 방지하기 위한 보호층(passivation layer)을 형성하는 제 1 단계;Forming a passivation layer for preventing adsorption of positively or negatively charged material on the substrate;

상기 보호층 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층을 선형 또는 격자 형상의 나노패턴으로 패터닝하는 제 2 단계;Applying an electron beam resist layer on the protective layer and patterning the electron beam resist layer into linear or lattice-shaped nanopatterns using an electron beam lithography process;

상기 전자빔 레지스트층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 개구 부분을 통하여 드러나 있는 보호층 상에, 상기 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층을 도포하기 위한 중간층(interlayer)을 형성하는 제 3 단계;A third step of forming an interlayer for applying an adsorption layer for adsorption of the charged material on the protective layer exposed through the opening portion of the linear or lattice-shaped nanopattern of the electron beam resist layer;

상기 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 전자빔 레지스트층을 제거함으로써 상기 보호층 상에 상기 중간층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴을 형성하는 제 4 단계;A fourth step of forming the linear or lattice-shaped nanopattern of the intermediate layer on the protective layer by removing the linear or lattice-shaped nanopattern electron beam resist layer;

상기 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 중간층 상에 상기 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층을 형성하는 제 5 단계; A fifth step of forming an adsorption layer for adsorption of the charged material on the intermediate layer of the linear or lattice-shaped nanopattern;

상기 흡착층 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하여 상기 대전된 물질을 포함하는 선형 또는 격자 형상의 나노선을 형성하는 제 6 단계; 및A sixth step of forming a linear or lattice-shaped nanowire including the charged material by applying a solution containing the charged material on the adsorption layer; And

상기 형성된 대전된 물질을 포함하는 나노선 상에 상기 대전된 물질과 반대로 대전된 나노입자를 도포함으로써 선형 또는 격자 형상의 전도성 나노선을 형성하는 제 7 단계.Forming a linear or lattice-shaped conductive nanowire by applying a charged nanoparticle to the nanowire including the formed charged material as opposed to the charged material.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은, 하기 단계를 포함하는 대전된 물질을 이용한 1 차원 전도성 나노선의 고집적 방법을 제공한다:In order to achieve the above object, another aspect of the present invention provides a highly integrated method of one-dimensional conductive nanowires using a charged material comprising the following steps:

기판 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴을 형성하는 제 1 단계;A first step of applying an electron beam resist layer on a substrate and forming a linear nanopattern of said electron beam resist layer using an electron beam lithography process;

상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴의 개구 부분을 통하여 드러나 있는 기판 상에 흡착층을 형성하는 제 2 단계;A second step of forming an adsorption layer on the substrate exposed through the opening portion of the linear nanopattern of the electron beam resist layer;

상기 선형 패턴의 전자빔 레지스트층을 상기 기판으로부터 제거하는 제 3 단계;A third step of removing the linear pattern electron beam resist layer from the substrate;

상기 흡착층 상에 양 또는 음으로 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하여 상기 대전된 물질을 포함하는 선형의 나노선을 형성하는 제 4 단계; 및A fourth step of forming a linear nanowire including the charged material by applying a solution containing a positive or negatively charged material on the adsorption layer; And

상기 형성된 대전된 물질의 나노선 상에 상기 대전된 물질과 반대로 대전된 나노입자를 도포함으로써 전도성 나노선을 형성하는 제 5 단계.A fifth step of forming a conductive nanowire by applying a charged nanoparticles as opposed to the charged material on the nanowires of the formed charged material.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면은, 상기 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법에 따른 전도성 집적 나노선을 제공한다.In order to achieve the above object, another aspect of the present invention provides a conductive integrated nanowire according to a highly integrated method of the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면은, 상기 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법에 따른 1 차원 또는 2 차원 전도성 집적 나노선을 포함하는 나노-분자 소자를 또는 전자소자 등의 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, another aspect of the present invention, the nano-molecule including one-dimensional or two-dimensional conductive integrated nanowires according to the highly integrated method of the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material An element or an element such as an electronic element is provided.

상기 본 발명에 따르면, 전자빔 리소그래피를 통하여 선형 또는 격자 형상의 나노단위로 패턴된 전자빔 레지스트층을 형성하는 것을 이용함으로써 1 차원 또는 2 차원의 전도성 나노선을 집적할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 전자빔 리소그래피를 통하여 나노단위의 전도성 나노선을 보다 용이하게 제어할 수 있을 뿐 아니 라, 1 차원 또는 2 차원의 고집적 전도성 나노선 및 상기 전도성 나노선을 포함하는 나노-분자 소자 및 전자소자를 제공할 수 있다. 더 나아가, 본 발명에 따른 대전된 물질을 이용한 고집적 1 차원 또는 2 차원 전도성 나소선은 정전기적 인력을 이용하여 다양하게 제작될 수 있는 나노단위의 구조체이며, 이는 MOSFET, pn 접합소자, 신호 증폭을 통한 센서, 나노 배선 및 전자 회로의 개발 등 다양한 용도로 개발될 수 있다.According to the present invention, one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires can be integrated by forming an electron beam resist layer patterned in linear or lattice-shaped nano units through electron beam lithography. In addition, according to the present invention, not only the nanoscale conductive nanowires can be more easily controlled through electron beam lithography, but also the one-dimensional or two-dimensional highly integrated conductive nanowires and nano-molecular devices including the conductive nanowires. And an electronic device. Furthermore, the highly integrated one-dimensional or two-dimensional conductive bare wires using the charged material according to the present invention are nano-structured structures that can be variously manufactured using electrostatic attraction, which is a MOSFET, pn junction device, signal amplification It can be developed for various purposes such as the development of sensors, nanowires, and electronic circuits.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:In one aspect of the invention, the highly integrated method of the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material may comprise the following steps:

기판 상에 양 또는 음으로 대전된 물질의 흡착을 방지하기 위한 보호층(passivation layer)을 형성하는 제 1 단계;Forming a passivation layer for preventing adsorption of positively or negatively charged material on the substrate;

상기 보호층 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층을 선형 또는 격자 형상의 나노패턴으로 패터닝하는 제 2 단계;Applying an electron beam resist layer on the protective layer and patterning the electron beam resist layer into linear or lattice-shaped nanopatterns using an electron beam lithography process;

상기 전자빔 레지스트층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 개구 부분을 통하여 드러나 있는 보호층 상에, 상기 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층을 도포하기 위한 중간층(interlayer)을 형성하는 제 3 단계;A third step of forming an interlayer for applying an adsorption layer for adsorption of the charged material on the protective layer exposed through the opening portion of the linear or lattice-shaped nanopattern of the electron beam resist layer;

상기 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 전자빔 레지스트층을 제거함으로써 상기 보호층 상에 상기 중간층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴을 형성하는 제 4 단계;A fourth step of forming the linear or lattice-shaped nanopattern of the intermediate layer on the protective layer by removing the linear or lattice-shaped nanopattern electron beam resist layer;

상기 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 중간층 상에 상기 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층을 형성하는 제 5 단계;A fifth step of forming an adsorption layer for adsorption of the charged material on the intermediate layer of the linear or lattice-shaped nanopattern;

상기 흡착층 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하여 상기 대전된 물질을 포함하는 선형 또는 격자 형상의 나노선을 형성하는 제 6 단계; 및A sixth step of forming a linear or lattice-shaped nanowire including the charged material by applying a solution containing the charged material on the adsorption layer; And

상기 형성된 대전된 물질을 포함하는 나노선 상에 상기 대전된 물질과 반대로 대전된 나노입자를 도포함으로써 선형 또는 격자 형상의 전도성 나노선을 형성하는 제 7 단계.Forming a linear or lattice-shaped conductive nanowire by applying a charged nanoparticle to the nanowire including the formed charged material as opposed to the charged material.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 보호층은 OTS(octadecyltrichlorosilane) 또는 DLC(다이아몬드상 카본=diamond-like carbon)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the protective layer may include octadecyltrichlorosilane (OTS) or DLC (diamond-like carbon), but is not limited thereto.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 DLC는 플라즈마 화학 기상증착법(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하여 형성될 수 있 다.In another embodiment of the present invention, the DLC may be formed using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 중간층은 폴리머 또는 SiO2를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the intermediate layer may include a polymer or SiO 2 , but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 대전된 물질이 음으로 대전된 DNA일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the charged material may be negatively charged DNA, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 흡착층은 양으로 대전된 APS(aminoropyltriethoxysilane) 또는 MHA를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the adsorption layer may include positively charged aminoropyltriethoxysilane (APS) or MHA, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 제 6 단계에서 상기 기판 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하는 단계는, 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 상기 기판 상에 도포한 후 상기 기판을 한쪽으로 기울이는 것을 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the step of applying the solution containing the charged material on the substrate in the sixth step, after applying the solution containing the charged material on the substrate And tilting the substrate to one side.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 제 6 단계에 상기 기판 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하는 단계는, 상기 대전된 물질이 포함된 용액에 상기 흡착층이 형성된 기판을 넣고 한쪽 방향으로 끌어당기는 것을 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, in the step of applying the solution containing the charged material on the substrate in the sixth step, the substrate with the adsorption layer is formed in the solution containing the charged material It may include pulling in one direction.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 흡착층은 음이온으로 대전된 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the adsorption layer may include an anion-charged MHA (16-mercaptohexadecanonic acid), but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 제 6 단계에서 사용되는 상기 대전된 물질이 양으로 대전된 나노선, 나노구조체 또는 바이오 나노입자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the charged material used in the sixth step may include a positively charged nanowire, nanostructure or bio nanoparticles, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 제 7 단계에서 사용되는 나노입자는 탄소나노튜브, 나노선, 금속성 나노입자, 반도체성 나노입자, 자성체성 나노입자, 바이오 나노입자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the nanoparticles used in the seventh step is carbon nanotubes, nanowires, metallic nanoparticles, semiconducting nanoparticles, magnetic nanoparticles, bio nanoparticles, and combinations thereof It may include one selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 물질을 이용한 1 차원 전도성 나노선의 고집적 방법으로서 하기 단계를 포함할 수 있다: In another aspect of the invention, the method may comprise the following steps as a highly integrated method of one-dimensional conductive nanowires using a material:

상기 기판 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴을 형성하는 제 1 단계;Applying an electron beam resist layer on the substrate and forming a linear nanopattern of the electron beam resist layer using an electron beam lithography process;

상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴의 개구 부분을 통하여 드러나 있는 기판 상에 흡착층을 형성하는 제 2 단계;A second step of forming an adsorption layer on the substrate exposed through the opening portion of the linear nanopattern of the electron beam resist layer;

상기 선형 패턴의 전자빔 레지스트층을 상기 기판으로부터 제거하는 제 3 단계;A third step of removing the linear pattern electron beam resist layer from the substrate;

상기 흡착층 상에 상기 양 또는 음으로 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하여 상기 대전된 물질을 포함하는 선형의 나노선을 형성하는 제 4 단계; 및A fourth step of forming a linear nanowire including the charged material by applying a solution containing the positively or negatively charged material on the adsorption layer; And

상기 형성된 대전된 물질의 나노선 상에 상기 대전된 물질과 반대로 대전된 나노입자를 도포함으로써 전도성 나노선을 형성하는 제 5 단계.A fifth step of forming a conductive nanowire by applying a charged nanoparticles as opposed to the charged material on the nanowires of the formed charged material.

상기 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 단계에서 상기 흡착층은 양으로 대전된 APS 또는 MHA를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the adsorption layer in the second step may include a positively charged APS or MHA, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법에 따라 형성된 고집적 전도성 나노선이 제공된다.In another aspect of the present invention, there is provided a highly integrated conductive nanowire formed by a highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 본 발명에 따른 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법에 따라 형성된 고집적 전도성 나노선을 포함하는 나노-분자 소자 또는 전자소자 등의 소자를 제공한다.In another aspect of the present invention, a device such as a nano-molecular device or an electronic device comprising a highly integrated conductive nanowire formed by a highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material according to the present invention to provide.

더 나아가, 상기 본 발명에 따른 상기 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법에 따라 형성된 고집적 전도성 나노선은 정전기적 인력을 이용하여 다양하게 제작될 수 있는 나노단위의 구조체이며, 이는 MOSFET, pn 접합소자, 신호 증폭을 통한 센서, 나노 배선 및 전자 회로의 개발 등 다양한 용도로 개발될 수 있다.Furthermore, the highly integrated conductive nanowires formed by the highly integrated method of the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material according to the present invention are structures of nano-units that can be variously manufactured using electrostatic attraction. It can be developed for a variety of applications, including the development of MOSFETs, pn junction devices, sensors through signal amplification, nano wiring and electronic circuits.

이하, 본 발명의 일 구현예에 대하여 도면을 이용하여 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 대전된 물질을 이용한 고집적 전도성 나 노선을 1 차원으로 집적시키는 제조 공정을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a manufacturing process of integrating a highly integrated conductivity or route using a charged material in one dimension according to an embodiment of the present invention.

도 1(a)는 기판 상에 보호층 및 전자빔 레지스트층의 나노패턴 형성 공정을 보여주는 도면이다. 기판(100) 상에 보호층(110)을 형성할 수 있는데, 상기 보호층은(110)은 이후 형성될 대전된 물질을 포함하는 대전물질층의 고착을 억제할 수 있다. 상기 보호층(110)이 형성된 상기 기판(100) 상에 전자빔 레지스트층을 도포할 수 있다. 이후, 전자빔 리소그래피(electron beam lithography; EBL) 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층을 선형으로 나노미터 단위의 선폭을 갖는 전자빔 레지스트층의 나노패턴(120)으로 형성할 수 있다.FIG. 1A is a view illustrating a nanopattern forming process of a protective layer and an electron beam resist layer on a substrate. A protective layer 110 may be formed on the substrate 100, and the protective layer 110 may suppress adhesion of a charging material layer including a charged material to be formed later. An electron beam resist layer may be coated on the substrate 100 on which the protective layer 110 is formed. Subsequently, the electron beam resist layer may be formed as the nanopattern 120 of the electron beam resist layer having a linear width in nanometers by using an electron beam lithography (EBL) process.

여기서, 상기 기판(100)은 Si 웨이퍼, SiO2가 증착된 웨이퍼, 유리 기판, 투명 전도성 산화막이 코팅된 유리 기판, 플렉시블한 유기 기판 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 보호층(110)은 OTS 또는 DLC을 포함하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 OTS는 액상코팅방법으로 코팅하여 형성할 수 있으며, 상기 DLC는 플라즈마 화학 기상증착법(PECVD)을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 기판(100) 상에 도포된 전자빔 레지스트층을 전자빔 리소그래피 공정을 통하여 나노미터 단위의 선폭을 갖는 션형의 전자빔 레지스트층의 나노패턴(120)으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 전자빔 레지스트층의 나노패턴(120)에 있어서, 상기 나노패턴의 선폭은 100 nm 이하 예를 들어, 40 nm 이하로, 선간격은 500 nm 이하로 할 수 있다.The substrate 100 may be a Si wafer, a wafer on which SiO 2 is deposited, a glass substrate, a glass substrate coated with a transparent conductive oxide film, a flexible organic substrate, or the like, but is not limited thereto. The protective layer 110 may include OTS or DLC, but is not limited thereto. The OTS may be formed by coating with a liquid coating method, and the DLC may be formed by using plasma chemical vapor deposition (PECVD). The electron beam resist layer applied on the substrate 100 may be formed as a nanopattern 120 of a shunt type electron beam resist layer having a nanometer line width through an electron beam lithography process. Here, in the nanopattern 120 of the electron beam resist layer, the line width of the nanopattern may be 100 nm or less, for example, 40 nm or less, and the line spacing may be 500 nm or less.

도 1(b) 및 도1(c)는 상기 보호층 상에 대전된 물질의 고착을 촉진하는 흡착 층을 도포하기 위하여 중간층을 형성하는 공정을 나타낸다.1 (b) and 1 (c) show the process of forming an intermediate layer to apply an adsorption layer which promotes the adhesion of charged material onto the protective layer.

상기 중간층(130)은 상기 보호층(110)을 포함하는 기판(100) 전면에 형성될 수 있으며, 이는 대전된 물질의 고착을 촉진하는 흡착층이 도포되는 것을 용이하게 할 수 있다. 상기 중간층(130)은 시클로헥센 폴리머 (cyclohexene polymer) 박막, 폴리이미드 (polyimide), 에폭시 (epoxy) 등의 폴리머, 또는, HfO2, SiO2와 같은 절연 특성을 가지는 산화막을 사용하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 중간층(130)은 화학 기상 증착법, 물리 기상 증착법 및 액상 코팅 방법 중 하나 이상의 방법으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 중간층(130)의 두께는 1 nm 이하로 형성할 수 있다.The intermediate layer 130 may be formed on the entire surface of the substrate 100 including the protective layer 110, which may facilitate the application of an adsorption layer to promote adhesion of charged materials. The intermediate layer 130 may be formed using a thin film of cyclohexene polymer, a polymer such as polyimide, epoxy, or an oxide film having insulation properties such as HfO 2 and SiO 2. However, the present invention is not limited thereto. The intermediate layer 130 may be formed by at least one of chemical vapor deposition, physical vapor deposition, and liquid coating. Here, the thickness of the intermediate layer 130 may be formed to 1 nm or less.

도 1(d)는 기판 상에 전자빔 레지스트층의 나노패턴을 제거(리프트-오프 공정, 이하 동일)하고, 상기 보호층 상에 상기 중간층의 선형 패턴 및 흡착층을 형성 공정을 보여 주는 도면이다.FIG. 1 (d) illustrates a process of removing a nanopattern of an electron beam resist layer on a substrate (a lift-off process, the same below) and forming a linear pattern and an adsorption layer of the intermediate layer on the protective layer.

상기 보호층(110)의 상에 위치하는 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴(120)을 제거함으로써, 상기 보호층(110) 상에 상기 중간층(130)의 선형 나노패턴을 형성할 수 있다. 상기 중간층(130) 상에 흡착층(140)을 형성하는데, 상기 흡착층(140)층은 이후 형성될 대전물질의 흡착을 용이하게 할 수 있다. 상기 흡착층(140)은 양 또는 음전하로 대전될 수 있는데, 양전하로 대전된 것을 특징으로 하는 APS를 포함하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 상기 흡착층(140)의 간격은 선폭이 제어된 전자빔 레지스트 패턴의 선폭과 동일하다. By removing the linear nanopattern 120 of the electron beam resist layer positioned on the protective layer 110, the linear nanopattern of the intermediate layer 130 may be formed on the protective layer 110. Forming the adsorption layer 140 on the intermediate layer 130, the adsorption layer 140 layer can facilitate the adsorption of the charge material to be formed later. The adsorption layer 140 may be positively or negatively charged, but may be formed including an APS that is positively charged, but is not limited thereto. Here, the interval between the adsorption layer 140 is the same as the line width of the electron beam resist pattern of the line width is controlled.

도 1(e)는 상기 흡착층 상에 대전된 물질을 포함하는 대전물질층을 선택적으로 위치시킨 공정을 보여주는 도면이다.FIG. 1 (e) is a view showing a process of selectively placing a charged material layer including a charged material on the adsorption layer.

상기 흡착층(140) 상에 위치시키고자 하는 대전된 물질이 포함된 용액을 이용하여 대전된 물질을 포함하는 대전물질층(150)을 선택적으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 대전된 물질은 양 또는 음으로 대전된 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 음으로 대전된 DNA이거나, 양으로 대전된 나노선, 나노구조체 또는 바이오 나노입자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The charged material layer 150 including the charged material may be selectively formed using a solution containing the charged material to be positioned on the adsorption layer 140. Here, the charged material may use a positive or negatively charged material, for example, may be a negatively charged DNA, or may include a positively charged nanowire, a nanostructure or bio nanoparticles, It is not limited.

한편, 대전된 물질을 이용하여 회로를 만들기 위해서는 상기 대전된 물질을 특정의 위치에 선택적으로 위치시킴과 동시에 특정한 방향으로 정렬시켜야 한다. 본 발명에서는 상기 대전된 물질을 정렬시키는 방법으로서 하기 두 가지를 이용할 수 있다.Meanwhile, in order to make a circuit using the charged material, the charged material must be selectively positioned at a specific position and aligned in a specific direction. In the present invention, the following two methods may be used as a method of aligning the charged material.

먼저, 첫 번째 방법으로는, 흡착시키고자 하는 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 상기 흡착층(140)이 형성된 상기 기판(100) 상에 도포한 후에, 상기 기판(100)을 특정한 방향으로 기울여 상기 용액이 상기 기판 (100) 위를 흐르도록 함으로써 상기 대전된 물질이 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 두 번째 방법으로는, 흡착시키고자 하는 상기 대전된 물질이 포함된 용액 내에 상기 흡착층(140)이 형성된 상기 기판(100)을 넣은 후, 상기 기판(100)을 특정한 방향으로 당겨 상기 기판(100) 표면의 용액이 일정한 흐름을 갖도록 함으로써 상기 대전된 물질이 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 더 나아가, 단순한 선형이 아닌 교차형 또는 격자 형상의 패턴에 상기 대전된 물질을 흡착시키는 경우, 90도 회전된 다른 방향으로 상기 기판(100)을 기울이는 과정을 추가하거나 90도 회전된 다른 방향으로 상기 기판(100)을 당기는 과정을 추가할 수 있다.First, in the first method, a solution containing the charged material to be adsorbed is applied onto the substrate 100 on which the adsorption layer 140 is formed, and then the substrate 100 is tilted in a specific direction. By allowing the solution to flow over the substrate 100, a method may be employed in which the charged material is aligned in a constant direction. In a second method, the substrate 100 having the adsorption layer 140 formed therein is placed in a solution containing the charged material to be adsorbed, and then the substrate 100 is pulled in a specific direction to the substrate 100. The solution on the surface may have a constant flow so that the charged material is aligned in a constant direction. Further, in the case where the charged material is adsorbed on a pattern other than a simple linear cross or lattice pattern, a process of tilting the substrate 100 in another direction rotated by 90 degrees or in the other direction rotated by 90 degrees is added. The process of pulling the substrate 100 may be added.

상기 흡착층(140) 외의 영역에 흡착된 상기 대전된 물질을 제거하기 위해 세척하는 과정을 추가할 수 있다.A process of washing may be added to remove the charged material adsorbed in an area other than the adsorption layer 140.

도 1(f)는 상기 대전된 물질을 포함하는 대전물질층 상에 나노입자를 고착시켜 나노입자층을 형성함으로써 상기 대전된 물질을 이용하는 전도성 나노선을 형성하는 제조 공정을 보여주는 도면이다.FIG. 1 (f) is a view illustrating a manufacturing process of forming a conductive nanowire using the charged material by forming a nanoparticle layer by fixing the nanoparticles on the charged material layer including the charged material.

상기 기판 상에 1 차원으로 집적된 대전물질층(150)이 음으로 대전되어 있는 경우에는 양으로 대전된 다른 나노입자를 상기 대전물질층(150) 상에 고착하여 나노입자층(160)을 형성함으로써 대전된 물질을 이용하는 전도성 나노선을 완성할 수 있다. 여기서, 상기 나노입자는 탄소나노튜브, 나노선, 금속성 나노입자, 반도체성 나노입자, 자성체성 나노입자, 바이오 나노입자로부터 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 나노입자 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 새로운 나노물질을 포함하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. When the charged material layer 150 integrated in one dimension on the substrate is negatively charged, other nanoparticles that are positively charged are adhered to the charged material layer 150 to form the nanoparticle layer 160. A conductive nanowire using a charged material can be completed. Here, the nanoparticles are new nanomaterials formed by one or more nanoparticles selected from the group consisting of carbon nanotubes, nanowires, metallic nanoparticles, semiconducting nanoparticles, magnetic nanoparticles, bio nanoparticles, or a combination thereof. It may be formed to include, but is not limited thereto.

이러한 대전된 물질을 이용하는 전도성 나노선은 정전기적 인력을 이용하여 다양하게 제작될 수 있는 나노단위의 구조체이며, 이는 MOSFET, 신호 증폭을 통한 센서, 나노 배선 및 전자 회로의 개발 등 다양한 용도로 개발될 수 있다.Conductive nanowires using these charged materials are nano-structured structures that can be fabricated using electrostatic attraction, which can be developed for a variety of applications, including MOSFETs, sensors through signal amplification, nanowires, and electronic circuits. Can be.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 나타내는 AFM 사진이다. 본 발명의 모든 실시예에 있어서, 상기 대전물질 층(150)은 음전하를 띈 DNA를 포함하고, 상기 나노입자층(160)은 금나노입자를 포함하도록 함으로써 상기 대전물질층(150) 및 상기 나노입자층(160)을 형성하였다.2 is an AFM photograph showing a nanowire based on DNA integrated in one dimension according to an embodiment of the present invention. In all embodiments of the present invention, the charged material layer 150 includes negatively charged DNA, and the nanoparticle layer 160 includes gold nanoparticles, thereby providing the charged material layer 150 and the nanoparticle layer. 160 was formed.

도 3 (a)∼(f)는 본 발명의 다른 구현예에 따라 대전된 물질을 이용한 고집적 전도성 나노선을 2 차원으로 집적시키는 제조 공정을 보여주는 도면이다.3 (a) to (f) is a view showing a manufacturing process of integrating highly integrated conductive nanowires using a charged material in two dimensions according to another embodiment of the present invention.

도 3 (a)는 기판 상에 보호층 및 전자빔 레지스트층의 나노패턴이 형성된 고집적 전도성 나노선의 제조 공정을 보여 주는 도면이다. 여기서, 상기 전자빔 레지스트층은 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 2 차원의 격자 형상으로 나노패턴을 형성할 수 있다. 상기 격자 형상의 나노패턴의 선폭은 100 nm 이하 예를 들어, 40 nm 이하로, 선간격은 500 nm 이하로 할 수 있다.3 (a) is a view showing a manufacturing process of a highly integrated conductive nanowire in which a nanopattern of a protective layer and an electron beam resist layer is formed on a substrate. Here, the electron beam resist layer may form a nanopattern in a two-dimensional lattice shape by using an electron beam lithography process. The line width of the lattice-shaped nanopattern may be 100 nm or less, for example, 40 nm or less, and the line interval may be 500 nm or less.

도 3(b)는 상기 보호층(110) 상에 대전된 물질의 고착을 촉진하는 흡착층(APS)을 형성하기 위한 중간층을 보여주는 도면이다.FIG. 3B is a diagram illustrating an intermediate layer for forming an adsorption layer (APS) that promotes adhesion of charged material on the protective layer 110.

도 3(c)는 상기 전자빔 레지스트층(120)을 제거함으로써 상기 보호층 상에 상기 중간층(130)의 격자 형상의 나노패턴을 보여주는 도면이다.FIG. 3C is a diagram illustrating a lattice-shaped nanopattern of the intermediate layer 130 on the protective layer by removing the electron beam resist layer 120.

도 3(d)는 상기 격자 형상의 중간층(130) 상에 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층(140)을 보여주는 도면이다.3 (d) shows an adsorption layer 140 for adsorption of charged material on the lattice-shaped intermediate layer 130.

도 3(e)는 상기 흡착층(140) 상에 대전물질층(150)을 형성한 2 차원적으로 선택적 정렬 및 고집적된 전도성 나노선의 제조 공정을 보여주는 도면이다.FIG. 3 (e) is a view illustrating a two-dimensional selective alignment and highly integrated conductive nanowire manufacturing process in which the charging material layer 150 is formed on the adsorption layer 140. Referring to FIG.

도 3(f)는 2 차원으로 고집적된 대전물질층(150) 상에 나노입자를 고착시켜 2 차원으로 고집적된 대전된 물질을 이용한 전도성 나노선의 제조 공정을 보여주는 도면이다.FIG. 3 (f) is a view illustrating a manufacturing process of the conductive nanowire using the charged material accumulated in two dimensions by fixing the nanoparticles on the charged material layer 150 accumulated in two dimensions.

도 3에 따른 본 발명의 구현예는 도 1에 따른 구현예와 비교하여, 상기 전자빔 레지스트층을 2 차원의 격자 형상으로 제조한다는 것을 제외하고는 도 1에서 설명한 제조 방법과 동일하다.The embodiment of the present invention according to FIG. 3 is the same as the manufacturing method described in FIG. 1, except that the electron beam resist layer is manufactured in a two-dimensional lattice shape as compared to the embodiment according to FIG. 1.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 1 차원(4a∼4b)과 2 차원(4c∼4d)으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 보여주는 AFM 사진이다.4 is an AFM photograph showing nanowires based on DNA integrated in one dimension (4a to 4b) and two dimensions (4c to 4d) according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 DNA 상에 금 나노입자를 코팅하여 형성된 DNA에 기반하는 2 차원 금 나노선을 보여주는 AFM 사진이다. 도 5를 참조하면, DNA에 기반하는 나노선이 2 차원으로 고집적된 것을 확인할 수 있다.FIG. 5 is an AFM photograph showing two-dimensional gold nanowires based on DNA formed by coating gold nanoparticles on DNA according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 5, it can be seen that the DNA-based nanowires are highly integrated in two dimensions.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 금속 전극 사이에 각각 연결된 2 차원으로 고집적된 금 나노선을 보여주는 AFM 사진이다.6 is an AFM photograph showing two-dimensional highly integrated gold nanowires connected between metal electrodes according to another embodiment of the present invention.

도 7 (a)∼(f)는 본 발명에 또 다른 구현예에 따라 보다 간단한 공정을 이용하여 대전된 물질을 이용한 고집적 전도성 나노선을 1 차원으로 집적시키는 제조 공정을 보여주는 도면이다.7 (a) to (f) is a view showing a manufacturing process for integrating highly integrated conductive nanowires using a charged material in one dimension using a simpler process according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 기판(100) 상에 추가의 보호층을 형성하지 않고 전자빔 레지스트층(120)을 형성할 수 있다. 이는 상기 기판(100) 자체가 보호층 역할을 할 수 있기 때문이다. 이후, 상기 기판(100) 상에 전자빔 리소그래피 공정을 통하여, 전자빔 레지스트층의 나노패턴(120)을 형성할 수 있다. 상기 패턴된 전자빔 레지스트층(120)은 두께가 100 nm 이하, 선간격이 40 nm 이하, 선폭이 500 내지 800 nm로 형성할 수 있어, 나노단위의 상기 전자빔 레지스트층의 선형패턴(120)을 형성할 수 있다(도 7b 참조).Referring to FIG. 7, the electron beam resist layer 120 may be formed without forming an additional protective layer on the substrate 100. This is because the substrate 100 itself may serve as a protective layer. Thereafter, the nanopattern 120 of the electron beam resist layer may be formed on the substrate 100 through an electron beam lithography process. The patterned electron beam resist layer 120 may have a thickness of 100 nm or less, a line interval of 40 nm or less, and a line width of 500 to 800 nm, thereby forming a linear pattern 120 of the electron beam resist layer in nano units. (See FIG. 7B).

이후, 상기 기판(100) 상에 전자빔 레지스트층(120)이 형성되지 않은 영역 상에 흡착층(140)을 형성할 수 있다(도 7c 참조). 다음으로, 상기 흡착층(140)을 형성하고, 상기 전자빔 레지스트층의 나노패턴(120)을 제거할 수 있다(도 7d 참조). 다음으로, 상기 흡착층(140) 상에 대전된 물질을 포함하는 용액을 사용하여 대전된 물질이 포함된 대전물질층(150)을 형성하고, 마지막으로 상기 대전물질층(150) 상에 정전기적 인력을 사용하여 나노입자층(160)을 형성함으로써, 대전된 물질을 이용한 1 차원의 전도성 나노선을 완성할 수 있다.Thereafter, the adsorption layer 140 may be formed on a region where the electron beam resist layer 120 is not formed on the substrate 100 (see FIG. 7C). Next, the adsorption layer 140 may be formed, and the nanopattern 120 of the electron beam resist layer may be removed (see FIG. 7D). Next, the charging material layer 150 including the charged material is formed using a solution containing the charged material on the adsorption layer 140, and finally, the electrostatic material is charged on the charging material layer 150. By forming the nanoparticle layer 160 using attraction force, one-dimensional conductive nanowires using a charged material may be completed.

여기서, 상기 도 7의 구현예에 있어서, 기판, 전자빔 레지스트층의 나노 패턴, 흡착층, 대전물질층 및 나노입자층의 제조 방법 및 구성 물질은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.Here, in the embodiment of FIG. 7, the method of forming the substrate, the nano-pattern of the electron beam resist layer, the adsorption layer, the charging material layer, and the nanoparticle layer is the same as that described in FIG.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 보여주는 AFM 사진이다. 8 is an AFM photograph showing a nanowire based on DNA integrated in one dimension according to another embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 금속 전극 사이에 연결된 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 보여주는 AFM 사진 및 SEM 사진이다.FIG. 9 is an AFM image and a SEM image showing nanowires based on DNA integrated in one dimension connected between metal electrodes according to another embodiment of the present invention.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 좀 더 자세히 설명하지만, 본 발명에 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

[[ 실시예Example 1] 1 차원으로 집적된  1] integrated in one dimension DNADNA -기반 집적 -Based integration 나노선의Nanowire 제조 Produce

도 2에 나타낸 공정에 따라, 기판 상에 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 제조하였다.According to the process shown in Figure 2, a nanowire based on DNA integrated in one dimension on a substrate was prepared.

우선, SiO2가 증착된 웨이퍼로 이루어진 기판 상에 액상코팅방법으로 OTS를 포함하는 보호층을 형성하였다. 상기 보호층 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고, 전자빔 리소그래피를 이용하여 상기 전자빔 레지스트층을 선형의 나노패턴으로 형성하였다. 상기 나노패턴은 선폭이 400 nm 이고, 선간격은 100 nm(도 1참조)였다. 이후, 시클로헥센(cyclohexene)을 플라즈마 화학 기상증착법(PECVD)에 의하여 증착함으로써 시클로헥센 폴리머 박막을 형성하여 중간층을 형성하고, 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴을 제거하여 상기 중간층의 나노패턴을 형성하였으며, 이때, 상기 중간층의 나노패턴은 선 간격이 400 nm 이고, 선폭은 100 nm로 형성되었다. 다음으로 APS로 이루어진 흡착층을 상기 기판 상에 도포함으로써 선형 나노패턴의 중간층 상에 상기 흡착층을 형성하였다. 그리고, DNA로서 시판되는 λ-DNA를 사용하여 λ-DNA가 포함된 용액을 상기 흡착층이 형성된 기판 상에 도포하여 DNA 나노선을 형성하였다. 마지막으로, 상기 기판 상에 형성된 DNA 나노선 상에 금 나노입자를 도포함으로써 1 차원으로 집적된 선형의 전도성 금 나노선을 형성하였다. 이와 같이 제조된 1 차원으로 집적된 DNA 기반 금 나노선의 AFM 사진을 도 2에 나타내었다.First, a protective layer containing OTS was formed by a liquid coating method on a substrate formed of a wafer on which SiO 2 was deposited. An electron beam resist layer was applied on the protective layer, and the electron beam resist layer was formed into a linear nanopattern using electron beam lithography. The nanopattern had a line width of 400 nm and a line spacing of 100 nm (see FIG. 1). Thereafter, cyclohexene was deposited by plasma chemical vapor deposition (PECVD) to form a cyclohexene polymer thin film to form an intermediate layer, and the linear nanopattern of the electron beam resist layer was removed to form a nanopattern of the intermediate layer. In this case, the nanopattern of the intermediate layer has a line spacing of 400 nm, a line width of 100 nm. Next, the adsorption layer was formed on the intermediate layer of the linear nanopattern by applying an adsorption layer made of APS on the substrate. Then, using a commercially available λ-DNA as DNA, a solution containing λ-DNA was applied onto the substrate on which the adsorption layer was formed to form DNA nanowires. Finally, linear conductive gold nanowires integrated in one dimension were formed by applying gold nanoparticles onto DNA nanowires formed on the substrate. The AFM image of the one-dimensional integrated DNA-based gold nanowires thus prepared is shown in FIG. 2.

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1에서 상기 전자빔 레지스트층을 격자 형상으로 나노패터닝하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 동일한 방법으로, 도 3에 나타낸 공정에 따라 2 차원으로 집적된 DNA 기반 격자형의 전도성 금 나노선을 형성하였다. 이와 같이 제조된 2 차원으로 집적된 DNA 기반 금 나노선의 AFM 사진을 도 4 및 도 5에 나타내었다. 또한, 금속 전극 사이에 각각 연결된 2 차원으로 고집적된 금 나노선의AFM 사진을 도 6에 나타내었다.Except for nanopatterning the electron beam resist layer in a lattice shape in Example 1, DNA-based lattice-shaped conductive gold in two dimensions integrated according to the process shown in FIG. A route was formed. AFM images of the two-dimensional integrated DNA-based gold nanowires thus prepared are shown in FIGS. 4 and 5. In addition, AFM images of two-dimensional highly integrated gold nanowires connected between metal electrodes are shown in FIG. 6.

[[ 실시예Example 3] 3]

도 7에 나타낸 공정에 따라, 기판 상에 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 좀 더 용이한 방법으로 제조하였다.According to the process shown in Figure 7, nanowires based on DNA integrated in one dimension on a substrate were prepared in an easier manner.

SiO2가 증착된 웨이퍼로 이루어진 기판 상에 전자빔 레지스트층을 도포하였다. 이후, 전자빔 리소그래피를 이용하여 상기 전자빔 레지스트층을 선형의 나노패턴으로 형성하였는데, 상기 선형의 나노패턴은 선폭이 500~800 nm 이고, 선간격이 40 nm로 형성하였다. 다음으로, 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴의 개구 부분에 APS로 이루어진 흡착층을 도포한 후 상기 전자빔 레지스트층의 나노패턴을 제거하였다. 따라서, 상기 흡착층의 나노패턴은 선간격이 500 nm 내지 800 nm이고, 선폭이 40 nm로 형성되었다. 그리고, 상기 흡착층의 나노패턴 상에 DNA가 포함된 용액을 도포함으로써, 상기 흡착층 상에 DNA 층을 형성하였고, 마지막으로 금 나노입자를 도포하여, 상기 DNA 층 상에 금나노입자층을 형성함으로써 1 차원의 전도성 집적 나노선을 완성하였다.An electron beam resist layer was applied onto a substrate consisting of a wafer on which SiO 2 was deposited. Subsequently, the electron beam resist layer was formed into a linear nanopattern using electron beam lithography. The linear nanopattern has a line width of 500 to 800 nm and a line spacing of 40 nm. Next, after applying the adsorption layer made of APS to the opening of the linear nanopattern of the electron beam resist layer, the nanopattern of the electron beam resist layer was removed. Therefore, the nanopattern of the adsorption layer was formed with a line spacing of 500 nm to 800 nm and a line width of 40 nm. And, by applying a solution containing DNA on the nanopattern of the adsorption layer, to form a DNA layer on the adsorption layer, and finally by applying gold nanoparticles, by forming a gold nanoparticle layer on the DNA layer One-dimensional conductive integrated nanowires were completed.

이와 같이 제조된 1 차원으로 집적된 DNA 기반 금 나노선의 AFM 사진을 도 8에 나타내었다. 또한, 금속 전극 사이에 고착된 DNA-기반 1 차원 금 나노선을 나타낸 AFM 사진과 SEM 사진을 도 9에 나타내었다.The AFM image of the one-dimensional integrated DNA-based gold nanowires thus prepared is shown in FIG. 8. In addition, AFM and SEM photographs showing DNA-based one-dimensional gold nanowires fixed between metal electrodes are shown in FIG. 9.

이상, 구현예 및 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail with reference to embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified in various forms, and is commonly used in the art within the technical spirit of the present invention. It is evident that many variations are possible by those of skill in the art.

도 1 (a)∼(f)는 본 발명의 일 구현예에 따라 대전된 물질을 이용한 고집적 전도성 나노선을 1 차원으로 집적시키는 공정을 보여주는 도면이다.1 (a) to (f) is a view showing a process for integrating a highly integrated conductive nanowire using a charged material in one dimension according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 나타내는 AFM 사진이다.2 is an AFM photograph showing a nanowire based on DNA integrated in one dimension according to an embodiment of the present invention.

도 3 (a)∼(f)는 본 발명의 다른 구현예에 따라 대전된 물질을 이용한 고집적 전도성 나노선을 2 차원으로 집적시키는 공정을 보여주는 도면이다.3 (a) to 3 (f) show a process of integrating highly integrated conductive nanowires using a charged material in two dimensions according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 1 차원(4a∼4b)과 2 차원(4c∼4d)으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 보여주는 AFM 사진이다.4 is an AFM photograph showing nanowires based on DNA integrated in one dimension (4a to 4b) and two dimensions (4c to 4d) according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 DNA 상에 금 나노입자를 코팅하여 형성된 DNA에 기반하는 2 차원 금 나노선을 보여주는 AFM 사진이다.FIG. 5 is an AFM photograph showing two-dimensional gold nanowires based on DNA formed by coating gold nanoparticles on DNA according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 금 전극 사이에 각각 연결된 2 차원으로 고집적된 금 나노선을 보여주는 AFM 사진이다.6 is an AFM photograph showing two-dimensional highly integrated gold nanowires connected between gold electrodes according to another embodiment of the present invention.

도 7 (a)∼(f)는 본 발명에 또 다른 구현예에 따라 보다 간단한 공정을 이용하여 대전된 물질을 이용한 고집적 전도성 나노선을 1 차원으로 집적시키는 공정을 보여주는 도면이다. 7 (a) to 7 (f) illustrate a process of integrating highly integrated conductive nanowires using a charged material in one dimension using a simpler process according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 보여주는 AFM 사진이다. 8 is an AFM photograph showing a nanowire based on DNA integrated in one dimension according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 금속 전극 사이에 연결된 1 차원으로 집적된 DNA에 기반하는 나노선을 보여주는 AFM 사진 및 SEM 사진이다.FIG. 9 is an AFM image and a SEM image showing nanowires based on DNA integrated in one dimension connected between metal electrodes according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]

100 : 기판100: substrate

110 : 보호층110: protective layer

120 : 전자빔 레지스트층의 나노패턴120: nanopattern of electron beam resist layer

130 : 중간층130: middle layer

140 : 흡착층140: adsorption layer

150 : 대전물질층150: charged material layer

160 : 나노입자층160: nanoparticle layer

Claims (16)

하기를 포함하는, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선(nanowires)의 고집적 방법:Highly integrated methods of one or two dimensional conductive nanowires using charged materials, comprising: 기판 상에 양 또는 음으로 대전된 물질의 흡착을 방지하기 위한 보호층(passivation layer)을 형성하는 제 1 단계;Forming a passivation layer for preventing adsorption of positively or negatively charged material on the substrate; 상기 보호층 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층을 선형 또는 격자 형상의 나노패턴으로 패터닝하는 제 2 단계;Applying an electron beam resist layer on the protective layer and patterning the electron beam resist layer into linear or lattice-shaped nanopatterns using an electron beam lithography process; 상기 전자빔 레지스트층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 개구 부분을 통하여 드러나 있는 보호층 상에, 상기 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층을 도포하기 위한 중간층(interlayer)을 형성하는 제 3 단계;A third step of forming an interlayer for applying an adsorption layer for adsorption of the charged material on the protective layer exposed through the opening portion of the linear or lattice-shaped nanopattern of the electron beam resist layer; 상기 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 전자빔 레지스트층을 제거함으로써 상기 보호층 상에 상기 중간층의 선형 또는 격자 형상의 나노패턴을 형성하는 제 4 단계;A fourth step of forming the linear or lattice-shaped nanopattern of the intermediate layer on the protective layer by removing the linear or lattice-shaped nanopattern electron beam resist layer; 상기 선형 또는 격자 형상의 나노패턴의 중간층 상에 상기 대전된 물질의 흡착을 위한 흡착층을 형성하는 제 5 단계; A fifth step of forming an adsorption layer for adsorption of the charged material on the intermediate layer of the linear or lattice-shaped nanopattern; 상기 흡착층 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하여 상기 대전된 물질을 포함하는 선형 또는 격자 형상의 나노선을 형성하는 제 6 단계; 및A sixth step of forming a linear or lattice-shaped nanowire including the charged material by applying a solution containing the charged material on the adsorption layer; And 상기 형성된 대전된 물질을 포함하는 나노선 상에 상기 대전된 물질과 반대 로 대전된 나노입자를 도포함으로써 선형 또는 격자 형상의 전도성 나노선을 형성하는 제 7 단계.Forming a linear or lattice-shaped conductive nanowire by applying nanoparticles charged opposite to the charged material on the nanowires including the formed charged material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호층은 OTS(octadecyltrichlorosilane) 또는 DLC(다이아몬드상 카본, diamond-like carbon)를 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 집적 방법.The protective layer comprises OTS (octadecyltrichlorosilane) or DLC (diamond-like carbon), one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires integrated method using a charged material. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 보호층은 상기 DLC를 플라즈마 화학 기상증착법(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하여 증착함으로써 형성되는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.Wherein the protective layer is formed by depositing the DLC using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), high integration method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using a charged material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중간층은 폴리머 또는 SiO2를 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.Wherein said intermediate layer comprises a polymer or SiO 2. 1. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 6 단계에서 사용되는 상기 대전된 물질이 음으로 대전된 DNA 인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.The high integration method of the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using a charged material, the charged material used in the sixth step is a negatively charged DNA. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 4 단계에서 흡착층은 양으로 대전된 APS(aminoropyltriethoxysilane) 또는 MHA를 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.In the fourth step, the adsorption layer comprises positively charged aminoropyltriethoxysilane (APS) or MHA, wherein the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 6 단계에서 상기 기판 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하는 단계는, 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 상기 기판 상에 도포한 후 상기 기판을 한쪽으로 기울이는 것을 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.In the sixth step, applying the solution containing the charged material on the substrate includes applying the solution containing the charged material on the substrate and tilting the substrate to one side. , Highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using charged materials. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 6 단계에서 상기 기판 상에 상기 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하는 단계는, 상기 대전된 물질이 포함된 용액에 상기 흡착층이 형성된 기판을 넣고 한쪽 방향으로 끌어당기는 것을 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.In the sixth step, applying the solution containing the charged material on the substrate, including the substrate with the adsorption layer formed in the solution containing the charged material and pulling in one direction , Highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using charged materials. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 6 단계에서 사용되는 상기 대전된 물질이 양으로 대전된 나노선, 나노구조체 또는 바이오 나노입자를 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.The charged material used in the sixth step comprises positively charged nanowires, nanostructures or bio nanoparticles, high integration method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using a charged material. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제 4 단계에서 흡착층은 음이온으로 대전된 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)을 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.In the fourth step, the adsorption layer comprises anion-charged MHA (16-mercaptohexadecanonic acid), high integration method of the one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using the charged material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 7 단계에서 사용되는 나노입자는 탄소나노튜브, 나노선, 금속성 나노입자, 반도체성 나노입자, 자성체성 나노입자, 바이오 나노입자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법.The nanoparticles used in the seventh step include those selected from the group consisting of carbon nanotubes, nanowires, metallic nanoparticles, semiconducting nanoparticles, magnetic nanoparticles, bio nanoparticles, and combinations thereof. , Highly integrated method of one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires using charged materials. 하기를 포함하는, 대전된 물질을 이용한 1 차원 전도성 나노선의 고집적 방법: A highly integrated method of one-dimensional conductive nanowires using charged materials, comprising: 기판 상에 전자빔 레지스트층을 도포하고 전자빔 리소그래피 공정을 이용하여 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴을 형성하는 제 1 단계;A first step of applying an electron beam resist layer on a substrate and forming a linear nanopattern of said electron beam resist layer using an electron beam lithography process; 상기 전자빔 레지스트층의 선형 나노패턴의 개구 부분을 통하여 드러나 있는 상기 기판 상에 흡착층을 형성하는 제 2 단계;Forming a adsorption layer on the substrate exposed through the opening portion of the linear nanopattern of the electron beam resist layer; 상기 선형 패턴의 전자빔 레지스트층을 상기 기판으로부터 제거하는 제 3 단계;A third step of removing the linear pattern electron beam resist layer from the substrate; 상기 흡착층 상에 양 또는 음으로 대전된 물질이 포함된 용액을 도포하여 상기 대전된 물질을 포함하는 선형의 나노선을 형성하는 제 4 단계; 및A fourth step of forming a linear nanowire including the charged material by applying a solution containing a positive or negatively charged material on the adsorption layer; And 상기 형성된 대전된 물질의 나노선 상에 상기 대전된 물질과 반대로 대전된 나노입자를 도포함으로써 전도성 나노선을 형성하는 제 5 단계.A fifth step of forming a conductive nanowire by applying a charged nanoparticles as opposed to the charged material on the nanowires of the formed charged material. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 제 2 단계에서 상기 흡착층은 양으로 대전된 APS 또는 MHA를 포함하는 것인, 대전된 물질을 이용한 1 차원 전도성 나노선의 고집적 방법. In the second step, the adsorption layer comprises positively charged APS or MHA, high integration method of the one-dimensional conductive nanowires using a charged material. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 고집적 방법에 따라 형성되는, 대전된 물질을 이용한 고집적 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선.A highly integrated one-dimensional or two-dimensional conductive nanowire using a charged material, which is formed according to the high integration method according to any one of claims 1 to 11. 제 14 항에 따른 고집적 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선을 포함하는 나노-분자 소자.A nano-molecule device comprising the highly integrated one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires according to claim 14. 제 14 항에 따른 고집적 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선을 포함하는 전자소자.An electronic device comprising the highly integrated one-dimensional or two-dimensional conductive nanowires according to claim 14.
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