KR102536110B1 - 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 및 광촉매 소자 형성 방법 및 그 방법을 이용하여 형성되는 광촉매 소자 - Google Patents

경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 및 광촉매 소자 형성 방법 및 그 방법을 이용하여 형성되는 광촉매 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자체적으로 그림자 효과(shadow effect)를 가지는 구조물을 형성한 후, 형성된 구조물에 경사각 증착법으로 나노 구조체의 형성 물질을 경사각 증착하여 다양한 모양 및 구조의 나노 구조체를 형성하고, 동일한 형성 방법을 이용하여 이중층 나노 구조의 광촉매 소자를 형성하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층을 형성하는 단계, 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성하는 단계, 상기 형성된 패턴층에 기반하여 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계, 상기 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계 및 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층과 상기 형성된 패턴층을 제거하고, 상기 형성된 나노 구조체 물질층을 나노 구조체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 및 광촉매 소자 형성 방법 및 그 방법을 이용하여 형성되는 광촉매 소자{METHOD FOR FABRICATING NANO STRUCTURE AND PHOTOCATALYST DEVICE USING OBLIQUE ANGLE DEPOSITION AND PHOTOCATALYST DEVICE USING THE SAME METHOD}
본 발명은 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 및 광촉매 소자를 형성하는 기술적 사상에 관한 것으로, 자체적으로 그림자 효과(shadow effect)를 가지는 구조물을 형성한 후, 형성된 구조물에 경사각 증착법으로 나노 구조체의 형성 물질을 경사각 증착하여 다양한 모양 및 구조의 나노 구조체를 형성하고, 동일한 형성 방법을 이용하여 이중층 나노 구조의 광촉매 소자를 형성하는 기술에 관한 것이다.
나노 구조체 중 나노 튜브(nanotube)는 공진(resonance)에 의한 빛 흡수 증가 및 구조체에 의한 표면적 증가 효과로 광학 소자, 에너지 소자 등 다양한 분야에서 효율을 높이는데 사용되는 구조체이다.
경사각 증착법(oblique angle deposition)은 나노 구조체를 형성하는데 효율적인 공정법 중 하나이다.
진공 증착 장비(e-beam evaporation, sputter 등)에 증착하려는 물질과 기판 사이에 각도를 줘서 그림자 효과를 형성하고 이를 이용하여 다양한 나노 구조체를 제작할 수 있다.
그림자 효과(shadow effect)는 증착하려는 물질과 기판 사이에 각도를 주게 되면 증착된 물질 뒤에는 그림자처럼 증착 물질이 도달하지 않게 되고, 이 효과를 이용하여 각도와 기판 회전 속도를 조절하면 나노로드(nano-rod), 나노헬릭스(nano-helix) 등 다양한 나노 구조체를 제작할 수 있다.
이러한 그림자 효과를 증착되는 물질이 아닌 템플레이트(template) 형태로 미리 형성하고 경사각 증착으로 진행하면 나노 튜브 등의 다양한 나노 구조체 형성이 가능하다.
광촉매(photocatalyst) 소자는 태양빛을 이용하여 유기물 오염물들을 분해하는 기술과 관련된다.
광촉매 소자는 광촉매 물질이 태양에너지를 흡수하여 전자 정공 쌍(electron-hole pair)을 생성하고 이를 이용한 산화 반응 및 환원 반응을 통해 OH-라디칼(OH-radical)을 생성해 오염물들을 분해한다.
이러한 작동원리 때문에 효율은 빛을 얼마나 흡수하는지, 전자 정공 쌍의 재결합 없이 표면에 얼마나 잘 분리하는지, 산화 및 환원 두 반응이 동시에 얼마나 잘 일어나는지가 중요하다.
기존의 연구에서는 빛의 흡수와 전하들의 분리를 위해 두 물질의 이종 접합(heterojunction)을 도입하여 코어쉘(core-shell)과 이중층(bilayer) 등이 많이 적용되고 있다.
두 물질을 이용하여 파장대를 더 넓게 흡수하고 이종 접합을 통해 전하의 분리를 더 원활하게 하는 전략이다.
하지만, 이와 같은 코어쉘과 이중층 같은 구조에서는 산화 혹은 환원 반응에 대해 한 반응을 일으키는 물질만 외부(예: 물)에 노출이 되고, 이로 인해 한쪽 반응만 편중되어 일어나게 된다.
산화 및 환원 두 반응이 동시에 일어나지 않으면 전자(electron) 혹은 정공(hole)이 축적되어 재결합을 일으킬 확률이 높아지게 되고 이에 따라 효율이 감소한다는 문제가 있다.
종래 기술에 따르면 AAO(anodic aluminum oxide) 공정을 통해서 나노 구조체를 형성하는 기술이 존재하는데, AAO 공정을 통한 나노 구조체 형성 기술은 패턴의 정렬도가 떨어지고, 기둥 모양 이외의 다양한 모양의 구조체를 형성하기 어렵다는 단점이 존재한다.
AAO 혹은 TiO2 나노 튜브 템플레이트(nano tube template) 코팅에 사용하는 AAO와 TiO2 나노 튜브를 각각 전기화학적 산화(electrochemical oxidation)와 수열합성을 통해 제작할 수 있다.
그렇기 때문에 주기적인 구조물 형성이 어렵고 또한, 다양한 모양(예: 벌집(honey comb), 사각 구멍(square hole) 등)의 구조물을 형성하기 어렵다는 한계가 존재하고, 이에 따라 높이와 구멍(hole)의 크기 조절에 대한 조건 확립도 어렵다는 단점이 존재한다.
또한, 이차 스퍼터링(secondary sputtering) 공정 방법은 금속류를 증착을 한 다음에 이온밀링(ion milling)을 통해 식각(etching) 공정을 진행하여 구조물 옆면에 식각과정 중 분리된 입자들이 부착되어 구조물을 형성하는 방법이다.
이러한 공정 때문에 이온밀링(ion milling)이 되는 물질(예: 금속)로만 제한적이고, 산화물(oxide) 등 다양한 물질의 구조물 형성은 불가능 하다는 한계가 존재한다.
미국등록특허 제8975205호, "PHOTOCATALYTIC STRUCTURES, METHODS OF MAKING PHOTOCATALYTIC STRUCTRUES AND METHODS OF PHOTOCATALYSIS" 한국등록특허 제10-2115336호, "경사 입사 증착을 이용한 선형 편광자 제조 방법 및 이에 의해 제조된 선형 편광자" 한국등록특허 제10-1022506호, "쉐도우 증착과 나노전사 프린팅을 이용한 나노임프린트 리소그래피의 패턴전사 방법" 한국등록특허 제10-1467281호, "경사 증착에 의한 나노 금속 선격자 보호코팅 및 그의 보호코팅 방법"
본 발명은 자체적으로 그림자 효과(shadow effect)를 가지는 구조물을 형성한 후, 형성된 구조물에 경사각 증착법으로 나노 구조체의 형성 물질을 증착하여 다양한 모양 및 구조의 나노 구조체 및 그 나노 구조체에 기반한 광촉매 소자를 형성하는 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 경사각 증착법을 통해 구조체 형성 물질의 다양화와 종횡비 및 모양의 조절이 가능하게 하여 다양한 형태의 나노 구조체를 형성하는 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이중층 나노구조체의 광전극을 경사각 증착법으로 제작하여 나노 구조체 광촉매 구조에서는 제1 물질층과 제2 물질층이 둘 다 표면에 노출되어 산화 및 환원 반응 모두 원활하게 일어나는 광촉매 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 두 물질의 결합 면적이 넓기에 이종접합(heterojunction)도 넓은 곳에서 형성되고, 나노 구조체에 의한 물과의 표면 면적이 넓어지며, 주기적인 구조체에 의한 빛 산란 효과로 빛 흡수 효율이 증가되는 광촉매 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층을 형성하는 단계, 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성하는 단계, 상기 형성된 패턴층에 기반하여 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계, 상기 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계 및 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층과 상기 형성된 패턴층을 제거하고, 상기 형성된 나노 구조체 물질층을 나노 구조체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계는 RIE(reactive ion etching) 공정 시간을 조절하여 상기 언더컷(undercut)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 언더컷(undercut)은 상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD) 시 상기 그림자 효과(shadow effect)를 제공하면서, 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 생성되는 것을 지원할 수 있다.
상기 형성된 나노 구조체의 높이는 상기 리프트 오프(lift-off)층의 형성 시, 상기 리프트 오프(lift-off)층의 코팅 두께를 조절함에 따라 상기 조절된 코팅 두께에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계는 상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 상기 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 나노 구조체 형성 물질은 전자빔 증착(e-beam evaporation) 또는 스퍼터(sputter)로 증착되는 형성 물질로서, 금속(metal), 산화물(oxide), 질화물(nitride), 황화물(sulfide) 및 칼코젠 화합물(chalcogenide) 중 적어도 하나의 형성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법은 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층을 형성하는 단계, 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성하는 단계, 상기 형성된 패턴층에 기반하여 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계, 상기 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 제1 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계, 상기 형성된 제1 나노 구조체 물질층 상에 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 제2 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계, 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층과 상기 형성된 패턴층을 제거하고, 상기 형성된 제1 나노 구조체 물질층과 상기 형성된 제2 나노 구조체 물질층을 포함하는 이중층 나노 구조의 광촉매 소자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 형성된 광촉매 소자는 상기 제1 나노 구조체 물질층과 상기 제2 나노 구조체 물질층이 외부에 함께 노출되어 산화 반응과 환원 반응이 함께 발생될 수 있다.
상기 제1 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 선택된 어느 하나의 물질을 포함하고, 상기 제2 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 선택되지 않은 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 형성된 광촉매 소자의 높이는 상기 리프트 오프(lift-off)층의 형성 시, 상기 리프트 오프(lift-off)층의 코팅 두께를 조절함에 따라 상기 조절된 코팅 두께에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 제1 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계는 상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 상기 제1 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계를 포함하고, 상기 제2 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계는 상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 상기 제2 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계는 RIE(reactive ion etching) 공정 시간을 조절하여 상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD) 시 상기 그림자 효과(shadow effect)를 제공하면서, 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 생성되는 것을 지원하는 상기 언더컷(undercut)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 이중층 나노 구조의 광촉매 소자는 나노 구조체를 형성하기 위한 특정 패턴을 포함하여 적어도 일측면이 기판상에 접하는 형태로 제1 나노 구조체 형성 물질로써 형성되며, 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 기반하여 외부에 노출 시 산화 반응 및 환원 반응 중 어느 하나의 반응이 발생되는 제1 나노 구조체 물질층 및 상기 특정 패턴에 내접하는 형태로 제2 나노 구조체 형성 물질로써 형성되며, 상기 제2 나노 구조체 형성 물질에 기반하여 상기 외부에 노출 시 상기 산화 반응 및 상기 환원 반응 중 상기 제1 나노 구조체 물질층의 어느 하나의 반응과는 다른 반응이 발생되는 제2 나노 구조체 물질층을 포함할 수 있다.
상기 제1 나노 구조체 물질층은 상기 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층이 형성되고, 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 상기 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성되며, 상기 형성된 패턴층에 기반하여 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 형성된 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 상기 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함되도록 형성될 수 있다.
상기 제2 나노 구조체 물질층은 상기 형성된 제1 나노 구조체 물질층 상에 상기 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함되도록 형성될 수 있다.
상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 및 상기 형성된 패턴층은 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 제거될 수 있다.
상기 제1 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 선택된 어느 하나의 물질을 포함하고, 상기 제2 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 선택되지 않은 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명은 자체적으로 그림자 효과(shadow effect)를 가지는 구조물을 형성한 후, 형성된 구조물에 경사각 증착법으로 나노 구조체의 형성 물질을 증착하여 다양한 모양 및 구조의 나노 구조체 및 그 나노 구조체에 기반한 광촉매 소자를 형성하는 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 경사각 증착법을 통해 구조체 형성 물질의 다양화와 종횡비 및 모양의 조절이 가능하게 하여 다양한 형태의 나노 구조체를 형성하는 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 이중층 나노구조체의 광전극을 경사각 증착법으로 제작하여 나노 구조체 광촉매 구조에서는 제1 물질층과 제2 물질층이 둘 다 표면에 노출되어 산화 및 환원 반응 모두 원활하게 일어나는 광촉매 소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 두 물질의 결합 면적이 넓기에 이종접합(heterojunction)도 넓은 곳에서 형성되고, 나노 구조체에 의한 물과의 표면 면적이 넓어지며, 주기적인 구조체에 의한 빛 산란 효과로 빛 흡수 효율이 증가되는 광촉매 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법 중 RIE(reactive ion etching) 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법 중 경사각 증착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법 중 리프트 오프(lift-off) 공정 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법 중 경사각 증착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이중층 나노 구조체 기반의 광촉매 소자를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
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"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 경사각 증착법을 이용하여 나노 구조체를 형성하는 방법을 예시한다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따라 경사각 증착법을 이용하여 나노 구조체를 형성하는 방법은 자체적으로 그림자 효과(shadow effect)를 가지는 구조체를 형성 후, 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)을 수행하여 대면적으로 균일하게 나노 구조체들을 형성하는 기술과 관련될 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 단계(S101)에서 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층을 형성한다.
일례로, 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 LOR(lift-off resists) 5B, LOR 10B, LOR 30B, SF6(sulphur hexafluoride), SF5(pentafluorosulfanyl) 등을 코팅하여 리프트 오프(lift-off)층을 형성한다.
구체적으로, 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 LOR(lift-off resists) 5B, LOR 10B, LOR 30B, SF6(sulphur hexafluoride), SF5(pentafluorosulfanyl) 등을 스핀 코팅 또는 바코팅으로 진행한 후, 소프트 베이킹(soft baking)을 170도에서 7분 가량 진행한다.
예를 들어, 나노 구조체의 높이는 리프트 오프층의 높이에 따라 결정될 수 있는데, 높이는 200 nm 내지 수 um로 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 단계(S102)에서 단계(S101)에서 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성한다.
다시 말해, 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 패터닝 기술을 이용하여 마스크 역할을 하는 물질의 특정 패턴을 형성한다.
예를 들어, 특정 패턴은 홀 패턴(hole pattern)을 포함할 수 있다.
여기서, 패터닝 기술은 나노임프린트(nanoimprint), 다이렉트 프린팅(direct printing), 포토리소그래피(photolithography),전자빔 리소그래피(e-beam lithography) 등 다양한 방법이 이용될 수 있다.
일례로, 마스크 역할을 하는 패턴층은 리프트 오프층과의 식각 선택성(selectivity)이 존재하는 물질이 이용 가능하다.
예를 들어, 패턴층의 형성 물질은 HSQ, TiO2, SiO2 등이 이용될 수 있다.
또한, 패턴층은 특정 패턴에 따라 원형, 사각, 육각 등의 다양한 모양의 나노 구조체의 형성을 지원할 수 있다.
일례로, 패턴층은 단계(S103)의 RIE(reactive ion etching) 공정 시 마스크 역할을 하는 스핀 온 글라스(spin on glass) 물질을 다이렉트 프린팅 공정으로 패턴을 형성하는데 이용되고, 패턴 모양에 따라서 나노 구조체의 모양이 결정될 수 있다.
다이렉트 프린팅 공정은 먼저 스핀 온 글라스 물질을 패턴된 PDMS(Polydimethylsiloxane) 몰드(mold)에 3000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅 해준 후 기판을 위에 올리고 압력을 가해주는 공정이다.
또한, 스핀 온 글라스 물질의 종류에 따라 UV(ultra violet), 열 등을 통해 경화가 진행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 단계(S103)에서 단계(S102)에서 형성된 패턴층에 기반하여 단계(S101)에서 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 단계(S103)에서 RIE(reactive ion etching) 공정을 진행한다.
본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 패턴층의 형성물질을 이용하여 RIE 공정을 진행하는데 RIE의 시간, 기체 유량(sccm), 분위기 등에 따라 언더컷이 식각된 리프트 오프(lift-off)층에 형성되도록 할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 RIE 공정으로 오버 식각(over-etching)을 진행하게 되면 마스크 역할을 하는 패턴층 아래에 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷을 형성한다.
본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 단계(S104)에서 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 리프트 오프(lift-off)층 상에 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 나노 구조체 물질층을 형성한다.
즉, 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 그림자 효과를 가지는 구조물인 리프트 오프(lift-off)층 상에 나노 구조체 형성 물질을 특정 경사각에서 증착함에 따라 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 들어갈 수 있는 틈을 갖는 나노 구조체 물질층을 형성할 수 있다.
여기서, 나노 구조체 형성 물질은 전자빔 증착(e-beam evaporation) 또는 스퍼터(sputter)로 증착되는 형성 물질로서, 금속(metal), 산화물(oxide), 질화물(nitride), 황화물(sulfide) 및 칼코젠 화합물(chalcogenide) 중 적어도 하나의 형성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 단계(S105)에서 리프트 오프 공정을 수행하는데, 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층과 패턴층을 제거하고, 나노 구조체 물질층만을 남기는데, 남은 나노 구조체 물질층이 나노 구조체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 리프트 오프(lift-off) 공정 용액은 용매(solvent)로서, 아세톤(acetone), DMF(dimethylformamide) 등을 포함할 수 있다.
일례로, 본 발명의 일실시예에 따르면 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 자체 그림자 효과를 가지는 구조물에 해당하는 언더컷이 형성된 리프트 오프층 상에 경사각 증착법을 이용하여 나노 구조체 형성 물질을 증착하여 나노 구조체를 형성한다.
나노 구조체는 경사각 증착법의 경사각에 따라 나노 튜브(nano tube), 나노 컵(nano cup) 등의 다양한 모양으로 모양 조절이 가능하다.
예를 들어, 다양한 모양은 벌집(honey comb), 사각 구멍(square hole) 등을 포함한다.
따라서, 본 발명은 자체적으로 그림자 효과(shadow effect)를 가지는 구조물을 형성한 후, 형성된 구조물에 경사각 증착법으로 나노 구조체의 형성 물질을 증착하여 다양한 모양 및 구조의 나노 구조체 및 그 나노 구조체에 기반한 광촉매 소자를 형성하는 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 제공할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법 중 RIE(reactive ion etching) 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 RIE(reactive ion etching) 공정 시간 차이에 따른 SEM(Scanning electron microscope) 이미지를 예시한다.
도 2a를 참고하면, SEM 이미지(200)는 RIE 공정 시간이 약 280초 경과 후에 식각된 리프트 오프층과 패턴층의 상면 뷰(top view)를 예시하고, SEM 이미지(201)는 RIE 공정 시간이 약 280초 경과 후에 식각된 리프트 오프층과 패턴층의 측면 뷰(side view)를 예시한다.
도 2b를 참고하면, SEM 이미지(210)는 RIE 공정 시간이 약 350초 경과 후에 식각된 리프트 오프층과 패턴층의 상면 뷰(top view)를 예시하고, SEM 이미지(211)는 RIE 공정 시간이 약 350초 경과 후에 식각된 리프트 오프층과 패턴층의 측면 뷰(side view)를 예시한다.
SEM 이미지(211)는 식각된 리프트 오프층의 언더컷(212)을 나타내고 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 RIE 공정 시간을 조절하여 언더컷을 형성할 수 있다.
구체적으로, RIE 공정 시간이 280초에서 350초로 경과되도록 조절되면서, 식각된 리프트 오프층의 언더컷(212)이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
언더컷(212)은 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD) 시 그림자 효과(shadow effect)를 제공하면서, 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 나노 구조체 물질층에 생성되는 것을 지원할 수 있다.
다시 말해, 언더컷(212)은 경사각 증착 시에 그림자 효과를 가지면서 리프트 오프 공정시에 용매(solvent)와 같은 리프트 오프 공정 용액이 삽입될 수 있는 나노 구조체 물질층이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 언더컷(212)은 리프트 오프 공정 시에 리프트 오프층이 용매에 닿아 잘 녹도록 공간이 형성되는 것을 지원할 수 있다.
따라서, 본 발명은 경사각 증착법을 통해 구조체 형성 물질의 다양화와 종횡비 및 모양의 조절이 가능하게 하여 다양한 형태의 나노 구조체를 형성하는 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법을 제공할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법 중 경사각 증착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법에서 경사각 증착 공정의 결과에 기반하여 언더컷의 그림자 효과와 용매가 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간을 확대하여 예시한다.
도 3a를 참고하면, 경사각 증착 공정의 결과의 확대 대상 영역(300)은 그림자 효과 영역(301)과 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간 영역(302)을 포함한다.
일례로, 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법은 자체적으로 그림자 효과를 제공하는 그림자 효과 영역(301)이 포함된 리프트 오프층에 경사각 증착을 통해 나노 구조체 형성 물질을 증착함에 따라 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간 영역(302)이 확보된 나노 구조체 물질층을 형성할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법에서 경사각 증착 공정의 결과에 대한 SEM 이미지를 예시한다.
도 3b의 SEM 이미지(310)는 경사각 증착 공정 이후의 상면 뷰(top view)를 예시하고, SEM 이미지(311)는 경사각 증착 공정 이후의 측면 뷰(side view)를 예시한다.
SEM 이미지(311)는 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간 영역(312)을 보여준다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 나노 구조체 형성 방법 중 리프트 오프(lift-off) 공정 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참고하면, SEM 이미지(400)는 리프트 오프(lift-off) 공정 결과로 형성된 나노 구조체들의 상면 뷰(top view)를 예시하고, SEM 이미지(401)는 리프트 오프(lift-off) 공정 결과로 형성된 나노 구조체들의 측면 뷰(side view)를 예시하며, SEM 이미지(402)는 리프트 오프(lift-off) 공정 결과로 형성된 나노 구조체들의 상면 뷰(top view)의 다른 배율을 예시한다.
여기서, 다른 배율은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 구조체들이 대면적으로 형성될 수 있음을 나타낸다.
SEM 이미지(400), SEM 이미지(401) 및 SEM 이미지(402)는 리프트 오프 공정 결과로 리프트 오프층과 패턴층이 용매에 닿아 녹아버리고 남은 나노 구조체들을 예시한다.
여기서, SEM 이미지(401)는 나노 구조체의 높이가 리프트 오프층의 코팅 두께와 관련됨을 보여준다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법을 예시한다.
도 5를 참고하면, 단계(S501)은 도 1에서 설명된 단계(S101)과 동일하고, 단계(S502)는 도 1에서 설명된 단계(S102)와 동일하며, 단계(S503)은 도 1에서 설명된 단계(S103)과 동일하고, 단계(S504)는 도 1에서 설명된 단계(S104)와 동일할 수 있다.
다만, 단계(S505)는 도 1에서 설명되지 않은 추가적인 단계로서, 단계(S504)에서 형성된 제1 나노 구조체 물질층 상에 추가적으로 제1 나노 구조체 물질층을 형성하는 물질이 아닌 다른 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착하여 제2 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계이다.
본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법은 단계(S501)에서 기판 상에 리프트 오프층을 형성한다.
다음으로, 단계(S502)에서 리프트 오프층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성한다.
다음으로, 단계(S503)에서 패턴층에 기반하여 리프트 오프층을 식각하는 RIE 공정을 통해 리프트 오프층에 언더컷을 형성한다.
다음으로, 단계(S504)에서 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 제1 나노 구조체 물질층을 형성한다.
단계(S504)는 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 제1 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계가 포함될 수 있다.
다음으로, 단계(S505)에서 형성된 제1 나노 구조체 물질층 상에 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 제2 나노 구조체 물질층을 형성한다.
단계(S505)는 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 제2 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계가 포함될 수 있다.
마지막으로, 단계(S506)에서 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층과 형성된 패턴층을 제거하고, 형성된 제1 나노 구조체 물질층과 형성된 제2 나노 구조체 물질층을 포함하는 이중층 나노 구조의 광촉매 소자를 형성한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법은 산화 또는 환원 반응을 일으킬 수 있는 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착한 후, 추가적으로, 산화 또는 환원 반응을 일으킬 수 있는 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착함에 따라 이중층 나노 구조의 광촉매 소자를 형성할 수 있다.
예를 들어, 제1 나노 구조체 형성 물질이 산화 반응을 일으키는 물질인 경우에 제2 나노 구조체 형성 물질은 환원 반응을 일으키는 물질일 수 있다.
일례로, 이중층 나노 구조의 광촉매 소자는 제1 나노 구조체 물질층과 상기 제2 나노 구조체 물질층이 외부에 함께 노출되어 산화 반응과 환원 반응이 함께 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 이중층 나노구조체의 광전극을 경사각 증착법으로 제작하여 나노 구조체 광촉매 구조에서는 제1 물질층과 제2 물질층이 둘 다 표면에 노출되어 산화 및 환원 반응 모두 원활하게 일어나는 광촉매 소자를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법 중 경사각 증착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법에서 경사각 증착 공정의 결과에 기반하여 언더컷의 그림자 효과와 용매가 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간을 확대하여 예시한다.
도 6을 참고하면, 경사각 증착 공정의 결과의 확대 대상 영역(600)은 그림자 효과 영역(601)과 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간 영역(602)과 함께 이중층 구조(603)를 예시한다.
일례로, 경사각 증착법을 이용한 이중층 나노 구조의 광촉매 소자의 형성 방법은 자체적으로 그림자 효과를 제공하는 그림자 효과 영역(601)이 포함된 리프트 오프층에 경사각 증착을 통해 제1 나노 구조체 형성 물질 및 제2 나노 구조체 형성 물질을 순차적으로 증착함에 따라 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 잘 삽입될 수 있는 틈에 해당하는 공간 영역(602)이 확보된 제1 나노 구조체 물질층 및 제2 나노 구조체 물질층을 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이중층 나노 구조체 기반의 광촉매 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이중층 나노 구조체 기반의 광촉매 소자를 예시한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이중층 나노 구조체 기반의 광촉매 소자(700)는 이중층 나노 구조의 광촉매 소자(720)를 다수 포함하고 있다.
구체적으로, 이중층 나노 구조체 기반의 광촉매 소자(700)는 기판(710) 상에 이중층 나노 구조의 광촉매 소자(720)가 다수 배치된다.
일례로, 이중층 나노 구조의 광촉매 소자(720)는 제1 나노 구조체 물질층(721) 및 제2 나노 구조체 물질층(722)을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 나노 구조체 물질층(721)은 나노 구조체를 형성하기 위한 특정 패턴을 포함하여 적어도 일측면이 기판(710)상에 접하는 형태로 제1 나노 구조체 형성 물질로써 형성되며, 제1 나노 구조체 형성 물질에 기반하여 외부에 노출 시 산화 반응 및 환원 반응 중 어느 하나의 반응이 발생될 수 있다.
일례로, 제2 나노 구조체 물질층(722)은 특정 패턴에 내접하는 형태로 제2 나노 구조체 형성 물질로써 형성되며, 제2 나노 구조체 형성 물질에 기반하여 외부에 노출 시 산화 반응 및 환원 반응 중 제1 나노 구조체 물질층의 어느 하나의 반응과는 다른 반응이 발생될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 이중층 나노 구조의 광촉매 소자(720)의 높이는 리프트 오프(lift-off)층의 형성 시, 리프트 오프(lift-off)층의 코팅 두께를 조절함에 따라 조절된 코팅 두께에 기반하여 결정될 수 있다.
제1 나노 구조체 물질층(721)은 제1 나노 구조체 형성 물질을 이용하여 형성되고, 제2 나노 구조체 물질층(722)은 제2 나노 구조체 형성 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
제1 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 선택된 어느 하나의 물질을 포함하고, 제2 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 선택되지 않은 어느 하나의 물질을 포함한다.
즉, 제1 나노 구조체 물질층(721)은 산화 반응을 일으키는 물질로 형성된 경우, 제2 나노 구조체 물질층(722)은 환원 반응을 일으키는 물질로 형성되어, 제1 나노 구조체 물질층과 제2 나노 구조체 물질층이 외부에 함께 노출되어 산화 반응과 환원 반응이 함께 발생될 수 있다.
일례로, 제1 나노 구조체 물질층(721)은 기판(710) 상에 리프트 오프(lift-off)층이 형성되고, 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성되며, 형성된 패턴층에 기반하여 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 형성된 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제2 나노 구조체 물질층(722)은 형성된 제1 나노 구조체 물질층(721) 상에 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함되도록 형성될 수 있다.
일례로, 이중층 나노 구조의 광촉매 소자(720)는 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 및 형성된 패턴층은 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 제거됨에 따라 제1 나노 구조체 물질층(721) 및 제2 나노 구조체 물질층(722)을 포함하는 이중층 나노 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 두 물질의 결합 면적이 넓기에 이종접합(heterojunction)도 넓은 곳에서 형성되고, 나노 구조체에 의한 물과의 표면 면적이 넓어지며, 주기적인 구조체에 의한 빛 산란 효과로 빛 흡수 효율이 증가되는 광촉매 소자를 제공할 수 있다.
상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.
그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 패턴층에 기반하여 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계;
    상기 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 제1 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 제1 나노 구조체 물질층 상에 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함된 제2 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계;
    상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층과 상기 형성된 패턴층을 제거하고, 상기 형성된 제1 나노 구조체 물질층과 상기 형성된 제2 나노 구조체 물질층을 포함하는 이중층 나노 구조의 광촉매 소자를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 선택된 어느 하나의 물질을 포함하며,
    상기 제2 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 선택되지 않은 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
    경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 형성된 광촉매 소자는 상기 제1 나노 구조체 물질층과 상기 제2 나노 구조체 물질층이 외부에 함께 노출되어 산화 반응과 환원 반응이 함께 발생되는 것을 특징으로 하는
    경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 형성된 광촉매 소자의 높이는 상기 리프트 오프(lift-off)층의 형성 시, 상기 리프트 오프(lift-off)층의 코팅 두께를 조절함에 따라 상기 조절된 코팅 두께에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는
    경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계는
    상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 상기 제1 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 나노 구조체 물질층을 형성하는 단계는
    상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)의 경사각을 0도 내지 90도로 조절하여 상기 제2 나노 구조체 물질층의 모양을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층의 언더컷(undercut)을 형성하는 단계는
    RIE(reactive ion etching) 공정 시간을 조절하여 상기 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD) 시 상기 그림자 효과(shadow effect)를 제공하면서, 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 생성되는 것을 지원하는 상기 언더컷(undercut)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    경사각 증착법을 이용한 광촉매 소자 형성 방법.
  13. 나노 구조체를 형성하기 위한 특정 패턴을 포함하여 적어도 일측면이 기판상에 접하는 형태로 제1 나노 구조체 형성 물질로써 형성되며, 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 기반하여 외부에 노출 시 산화 반응 및 환원 반응 중 어느 하나의 반응이 발생되는 제1 나노 구조체 물질층; 및
    상기 특정 패턴에 내접하는 형태로 제2 나노 구조체 형성 물질로써 형성되며, 상기 제2 나노 구조체 형성 물질에 기반하여 상기 외부에 노출 시 상기 산화 반응 및 상기 환원 반응 중 상기 제1 나노 구조체 물질층의 어느 하나의 반응과는 다른 반응이 발생되는 제2 나노 구조체 물질층을 포함하고,
    상기 제1 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 선택된 어느 하나의 물질을 포함하며,
    상기 제2 나노 구조체 형성 물질은 TiO2, BiVO4, WO3 및 g-C3N4 중 상기 제1 나노 구조체 형성 물질에 선택되지 않은 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
    이중층 나노 구조의 광촉매 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 나노 구조체 물질층은 상기 기판 상에 리프트 오프(lift-off)층이 형성되고, 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층 상에 상기 특정 패턴을 갖는 패턴층을 형성되며, 상기 형성된 패턴층에 기반하여 상기 형성된 리프트 오프(lift-off)층을 식각(etching)하여 형성된 언더컷(undercut)에 기반하여 그림자 효과(shadow effect)를 제공하는 상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 상에 상기 제1 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    이중층 나노 구조의 광촉매 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 나노 구조체 물질층은 상기 형성된 제1 나노 구조체 물질층 상에 상기 제2 나노 구조체 형성 물질을 경사각 증착(oblique angle deposition, OAD)하여 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액이 삽입될 수 있는 공간이 포함되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    이중층 나노 구조의 광촉매 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 식각(etching)된 리프트 오프(lift-off)층 및 상기 형성된 패턴층은 상기 리프트 오프(lift-off) 공정 용액을 이용하여 제거되는 것을 특징으로 하는
    이중층 나노 구조의 광촉매 소자.
  17. 삭제
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