KR20110043267A - 2차원 시트 물질을 이용한 전자 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 소자 및 그 제조 방법이 개시된다. 개시된 전자 소자는, 2차원 시트 물질로 형성된 제1 내지 제3요소를 구비한다. 제1 내지 제3요소는 순차로 또는 그 반대 순서로 적층되어, 제2요소는 제1요소와 제3요소 사이에 위치한다. 제2요소는 절연성을 가지며, 제1 및 제3요소는 각각 금속성 및 반도체 특성 중 어느 하나를 가지도록 형성될 수 있다.

Description

2차원 시트 물질을 이용한 전자 소자 및 그 제조 방법{Electronic device using 2D sheet material and fabrication method the same}
전자 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차원 시트 물질을 이용한 전자 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
그래핀(graphene)은 육방정계(hexagonal) 격자 구조의 탄소 원자로 이루어진 단층 구조물질 즉, 2차원 시트(sheet) 물질이다. 그래핀은 화학적으로 매우 안정하며, 전도대(conduction band)와 가전자대(valance band)가 오직 한 점(즉, Dirac point)에서 겹쳐지는 반금속(semi-metal) 특성을 갖는다. 또한 그래핀은 이차원 탄도 이동(2-dimensional ballistic transport) 특성을 갖는다. 전하가 물질 내에서 이차원 탄도 이동한다는 것은 산란(scattering)에 의한 저항이 거의 없는 상태로 이동한다는 것을 의미한다. 따라서 그래핀 내에서 전하의 이동도(mobility)는 매우 높다. 그 밖에도 그래핀은 구리보다 100배 이상 큰 전류 밀도(약 108A/㎠)를 갖는 등 여러 이점이 있다.
이러한 그래핀의 특성 때문에, 그래핀을 다양한 전자 소자에 적용하려는 연구가 진행되고 있다.
게이트 전극, 절연층 및 활성 채널을 모두 2차원 시트 물질을 적용하여 형성되는 전자 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 소자는 2차원 시트 물질로 형성된 제1 내지 제3요소를 구비하며, 상기 제1 내지 제3요소는 순차로 또는 그 반대 순서로 적층되어, 상기 제2요소는 상기 제1요소와 제3요소 사이에 위치하며, 상기 제2요소는 절연성을 가지며, 상기 제1 및 제3요소는 각각 금속성 및 반도체 특성 중 어느 하나를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제2요소는, 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제3요소는 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제3요소 중 하나는 적어도 한층의 그래핀을 포함하며, 금속성을 가지도록 형성되며, 상기 제1 및 제3요소 중 나머지 하나는 단층의 그래핀을 가지며, 반도체성을 나타내도록 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제3요소 중 나머지 하나는 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 것일 수 있다.
상기 제1요소는 금속성을 나타내도록 형성된 게이트 전극이고, 상기 제2요소는 절연층이고, 상기 제3요소는 반도체 특성을 나타내도록 형성된 활성 채널으로, 트랜지스터 구조를 가질 수 있다.
상기 게이트 전극은 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 활성 채널은 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 채널 영역을 구비할 수 있다.
상기 게이트 전극은 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함하며, 상기 절연층은 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하며, 상기 활성 채널은 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 채널 영역을 구비할 수 있다.
상기 게이트 전극은 투명성을 나타내는 층수의 그래핀으로 형성되고, 상기 절연층은 투명성을 나타내도록 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극, 절연층 및 활성 채널은 투명 기판에 형성될 수 있다.
상기 제1요소는 투명성을 나타내는 층수의 그래핀으로 형성되고, 상기 제2요소는 투명성을 나타내도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이는, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 트랜지스터;를 구비하며, 상기 트랜지스터는, 투명 기판 상에 금속성 및 투명성을 나타내도록 2차원 시트 물질로 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 상에 절연성 및 투명성을 나타내도록 2차원 시트 물질로 형성된 절연층과; 상기 절연층 상에 반도체 특성 및 투명성을 나타내도록 2차원 시트 물질로 형성된 활성 채널;을 포함하여, 투명하게 형성될 수 있다.
이때, 상기 게이트 전극은 투명성을 나타내는 층수의 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함하며, 상기 절연층은, 투명성을 나타내도록 형성되며, 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하며, 상기 활성 채널은 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 채널 영역을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 제조 방법은, 웨이퍼 기판 상에 전이 금속 박막을 증착하는 단계와; 상기 금속 박막 상에 2차원 시트 물질층을 증착하는 단계와; 상기 2차원 시트 물질층 상에 전이 기판을 코팅하는 단계와; 상기 전이 금속 박막 및 웨이퍼 기판을 제거하여, 2차원 시트 물질층을 웨이퍼 기판으로부터 분리하는 단계와; 2차원 시트 물질층이 덮인 전이 기판을 대상 기판에 접착한 후 전이 기판을 떼어내는 단계;를 반복하여, 제1 내지 제3요소를 적층하거나 그 반대 순서로 적층하여, 전자 소자를 제조할 수 있다.
트랜지스터와 같은 전자 소자의 게이트 전극, 절연층, 활성 채널을 모두 2차원 시트 물질을 이용하여 형성하면, 이러한 2차원 시트 물질로 이루어진 전자소자는 두께가 원자 수 층에 불과하므로, 광학적으로 투명할 뿐만 아니라, 탄성이 우수하여 구부리거나 접을 수 있는 트랜지스터 등의 전자 소자를 실현할 수 있으며, 이를 적용하면 투명 디스플레이나, 접거나 구부릴 수 있는 디스플레이, 효율이 좋은 태양 전지 등의 디바이스를 실현할 수 있다.
그래핀(graphene)은 육방정계(hexagonal) 격자 구조의 탄소 원자로 이루어진 단층 구조물질 즉, 2차원 시트(sheet) 물질이다. 이 특이한 2차원 물질은 여러 가지 흥미로운 물리적 성질을 가지고 있다. 그래핀은 층의 수와 넓이(width)에 따라 금속성과 반도체적 성질을 갖는다.
즉, 그래핀 층의 수가 예를 들어, 5층 이상에서는 그래파이트(graphite)와 동일하게 전도성이 우수한 금속성의 성질을 가질 수 있으며, 넓이가 수십 nm인 단층의 그래핀(graphene monolayer)으로 된 나노리본(nanoribbon)의 경우에는 밴드갭이 형성되어 상온에서 반도체의 성질을 보인다.
또한, 그래핀은 전술한 바와 같이 탄도성(ballistic)의 전자 수송 특성을 가지므로 전자의 유효 질량은 대략적으로 0이 될 수 있으며, 따라서 매우 이동도가 높은 트랜지스터 등의 전자 소자의 제작이 가능하다. 이 뿐만 아니라, 그래핀 표면에 산처리 등에 의해 -OH, -OOH 등의 화학기를 붙이면 절연체의 성질을 가지는 그래핀 산화물(graphene oxide)이 된다.
그래핀 이외에도 2차원 시트로 구성된 물질인 육방정계 붕소 질화물(hexagonal boron nitride:hBN)은 그래핀과 같은 육방정계 격자 구조를 가지지만, 그래핀과는 달리 수 eV의 밴드갭을 가지므로 상온에서 절연체의 특성을 보인다.
그리고, 수 층의 그래핀 층은 광학적으로 투명하며, 기계적 성질도 매우 우수하다. 보고된 바에 의하면 5층의 그래핀 층의 광학적 투명도(optical transparency)는 약 90%에 달한다.
그래핀층은 기계적 특성도 Young's modulus 가 1TPa, 임계 스트레인(critical strain)은 25%에 달하여, 현존하는 가장 견고하고 복원력이 뛰어난 물질로 알려져 있다.
hBN도 그래파이트와 마찬가지로, 2차원 시트가 적용되어 3차원 물질 구조를 이루며, 이때 개개의 2차원 시트는 한 원자층의 두께를 가지므로 수 층의 hBN 층은 마찬가지로 광학적으로 투명한 성질을 가질 수 있다. 또한, hBN도 그래핀과 동일하게 B와 N 원자가 공유결합을 하여 벌집(honeycomb) 구조를 이루므로 기계적 특성도 매우 우수할 수 있다.
그래파이트, hBN, 그래핀 산화물 등의 물질은 여러 겹의 2차원 시트가 층을 이루어 3차원 물질을 이룬다. 도 1a 및 도 1b는 각각 세 층의 2차원 시트로 구성된 그래파이트 및 hBN의 결정 구조를 보여준다. 그래파이트는 복수의 2차원 그래핀 시트로 이루어진다. 도 1a 및 도 1b를 비교하면, 그래핀 및 hBN층의 결정 구조가 매우 유사함을 알 수 있다.
이러한 여러 겹의 2차원 시트가 층을 이루어 3차원 물질을 구성하는 물질에서는, 하나의 시트 즉, 원자 한 층의 단층 그래핀(graphene monolayer) 및 hBN 층을 Ni, Pt, Ru, Cu 등의 전이 금속 위에서 화학기상증착법(Chemical Vapour Deposition: CVD) 방법에 의해 비교적 쉽게 성장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전이 금속에서 성장하는 그래핀 층의 수 등을 금속 박막의 두께나 증착 온도, 탄화수소 농도에 의해 조절할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 Ni 100nm 두께의 박막 위에 증착된 단층 그래핀 및 그 라만 스펙트럼(Raman Spectrum)을 보여준다. 도 3a 및 도 3b는 각각 Ni 500nm 두께의 박막 위에 증착된 그래파이트(graphite) 및 그 라만 스펙트럼(Raman Spectrum)을 보여준다. 도 2a 내지 도 3b로부터 Ni 박막 두께에 따라 그래핀 층의 수가 조절될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 복수층의 그래핀(graphen multilayer, 즉, 그래파이트), 단층의 그래핀(graphene monolayer), hBN 또는 그래핀 산화물(graphene oxide)은 각각 상온에서 금속, 반도체, 절연체의 성질을 갖는다.
따라서, 이러한 2차원 시트 물질의 금속, 반도체, 절연체의 성질을 이용하여 게이트 전극, 활성 채널, 절연층을 구성하면, 전자 소자 예컨대, 트랜지스터 및 이를 응용한 디바이스의 제작이 가능하다. 이때, 이러한 2차원 시트로 이루어진 전자소자는 두께가 원자 수 층에 불과하므로, 광학적으로 투명할 뿐만 아니라, 원자 사이에 공유 결합을 하므로 기계적 성질이 우수하다. 특히, 탄성이 우수하여 구부리거나 접을 수 있는 트랜지스터 등의 투명 전자 소자나 이를 적용한 접거나 구부릴 수 있는 투명 디스플레이 등의 디바이스를 제작할 수 있다.
실시예에 따른 전자 소자는, 기본적으로 2차원 시트 물질로 형성된 제1 내지 제3요소를 구비한다. 상기 제1 내지 제3요소는 순차로 또는 그 반대 순서로 적층되어, 제2요소는 제1요소와 제3요소 사이에 위치할 수 있다. 이때, 제2요소는 절연성을 가지며, 제1 및 제3요소는 각각 금속성 및 반도체 특성 중 어느 하나를 가지도록 형성될 수 있다.
도 4a는 2차원 시트 물질을 이용한 전자 소자(1)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 전자 소자(1)의 평면도이다. 이하에서는, 도 4a 및 도 4b를 참조로 전자 소자(1)의 일 예로서, 트랜지스터를 구조를 이루도록 된 경우를 예를 들어 설명한다. 즉, 제1요소가 게이트 전극, 제2요소가 절연층, 제3요소가 활성 채널인 경우를 예를 들어 설명한다. 기판 상에 제1 내지 제3요소로 적층된 경우, 바텀 게이트(bottom gate) 구조의 트랜지스터가 얻어질 수 있으며, 기판 상에 그 반대로 적층된 경우, 탑 게이트(top gate) 구조의 트랜지스터가 얻어질 수 있다. 실시예에 따른 전자 소자(1)는 이러한 트랜지스터에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3요소의 적층 구조 예컨대, 게이트 전극, 절연층, 활성 채널의 적층 구조를 필요로 하는 다양한 소자에 다양하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전자 소자(1)는 기판(10) 상에 제1요소로서 게이트 전극(20)과, 제2요소로서 절연층(30)과, 제3요소로서 활성 채널(40)을 구비할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서는 예시적으로 게이트 전극(20)이 활성 채널(40)과 기판(10) 사이에 있는 바텀 게이트형 전자 소자(1)를 보여준다. 이 경우, 기판(10)에는 게이트 전압(Vg)이 인가되며, 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)에는 각각 소오스 전압(Vs) 및 드레인 전압(Vd)이 인가될 수 있다. 다른 예로서, 전자 소자(1)는 게이트 전극(20)이 활성 채널(40) 상방에 위치한 탑 게이트형으로 구성될 수도 있다. 즉, 기판(10) 상에 게이트 전극(20), 절연층(30), 활성 채널(40) 순서로 형성되는 대신에 그 반대 순서로 형성될 수 있다. 이러한 탑 게이트형의 구조 및 그 제조 방법에 대해서는 이하에서 보다 자세히 설명하는 바텀 게이트형 전자 소자(1) 및 그 제조 방법으로부터 충분히 유추할 수 있으므로, 탑 게이트형에 대한 도시 및 그 자 세한 설명은 생략한다.
상기 기판(10)은 투명 기판일 수 있다. 아울러, 상기 기판(10)은 플렉시블(flexible)한 기판일 수 있다.
상기 게이트 전극(20), 절연층(30) 및 활성 채널(40)은 2차원 시트 물질로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 전극(20)은 2차원 시트 물질을 금속성을 나타내도록 형성한 것일 수 있다. 게이트 전극(20)으로서, 금속성을 나타낼 수 있도록 복수층의 그래핀을 형성할 수 있다. 부가하여 이 게이트 전극(20)은 투명성을 나타내도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(20)을 약 5층의 그래핀층으로 형성하면, 약 90% 정도의 투명성을 보장하면서 전극으로서 역할을 할 수 있는 금속성을 나타내게 된다.
상기 절연층(30)은, 2차원 시트 물질을 절연성을 나타내도록 형성한 것일 수 있다. 상기 절연층(30)은, 절연성을 나타내는 2차원 시트 물질인 그래핀 산화물(graphene oxide)층이나 육방정계 붕소 질화물(hexagonal boron nitride: hBN)층 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성 채널(40)은, 2차원 시트 물질을 사용하여 반도체 특성을 나타내도록 형성한 것일 수 있다. 예를 들어, 활성 채널(40)을 얻기 위해, 도 4b에 도시한 바와 같이, 단층의 그래핀을 나노리본(nanoribbon) 형상을 가지도록 형성할 수 있다.
도 4b에서는 단층의 그래핀으로 된 활성 채널(40)이, 나노리본 형상을 가져 반도체 특성을 나타내는 채널 영역(c)과, 이 채널 영역에 비해 넓게 형성된 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)으로 패터닝된 예를 보여준다.
상기에서 예를 들어 설명한 바와 같이, 게이트 전극(20), 활성 채널(40), 절연층(30)으로, 복수층의 그래핀, 단층의 그래핀, hBN이나 그래핀 산화물을 사용하면, 이러한 전자 소자(1)는 즉, 트랜지스터는 그래핀의 높은 캐리어 이동도(high carrier mobility)를 이용하므로, 성능이 우수하며, 완전히 접거나 구부릴 수 있는 소자를 제작할 수 있다. 또한, 게이트 전극(20), 활성 채널(40), 절연층(30) 모두가 원자 수 층의 두께를 갖는 2차원 물질로 이루어져 있어, 소자의 총 두께가 수 nm 정도로 매우 얇으므로 투명성도 크게 증가할 수 있다. 따라서, 이러한 전자 소자(1)를 적용하여 투명 디스플레이를 실현할 수 있으며, 태양 전지에 적용시에는 태양 전지의 효율을 크게 높일 수 있다.
이하에서는 도 5a 내지 도 5d를 참조로 상술한 전자 소자(1)의 제조 방법의 일 실시예를 설명한다.
전술한 바와 같이, 단층의 그래핀, 복수층의 그래핀, hBN 층 등은 전이 금속 위에 CVD(chemical vapor deposition) 예컨대, 열 CVD(thermal CVD) 또는 PE-CVD(plasma enhanced-CVD), MBE(molecular beam epitaxy), ALD(atomic layer deposition) 방법 등 다양한 방법으로 증착할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 등의 기판(50) 위에 Ni, Pt, Ru, Cu 등의 전이금속 박막(70)을 증착한 후, CVD 방법으로 2차원 시트 물질층(80)을 그 위에 증착한다. 도 5a에서와 같이, 실리콘 웨이퍼 기판(50)상에 실리콘 산화 막(60)이 형성되어 있으며, 그 위에 전이금속 박막(70) 및 2차원 시트 물질층(80)이 증착될 수도 있다. 여기서, 2차원 시트 물질층(80)은 단층의 그래핀(graphene monolayer), 복수층의 그래핀(graphene multilayer), 그래핀 산화물(graphene oxide) 또는 hBN층일 수 있다.
상기와 같이 전이금속 박막(70) 위에 2차원 시트 물질층(80)을 증착한 다음, 도 5b 내지 도 5d에서와 같이, 스탬프 프린트(stamp printing) 방법을 이용하여 2차원 시트 물질층(80)을 실리콘 웨이퍼 기판(50)으로부터 플렉시블하고 투명한(transparent)한 대상 기판(100)으로 옮긴다.
보다 자세히 설명하면, 도 5b에서와 같이, 2차원 시트 물질층(80)이 증착된 실리콘 웨이퍼 기판(50) 위에 PDMS와 같은 이전 기판(transfer substrate:90)을 코팅한다. 그런 다음, 도 5c에서와 같이, 전이 금속 박막(70), 실리콘 산화막(60) 또는 실리콘 웨이퍼 기판(50) 등을 에칭하여 제거하여, 2차원 시트 물질층(80)을 실리콘 웨이퍼 기판(50)으로부터 분리하면, 2차원 시트 물질층(80)만이 전이 기판(90)에 붙어 있게 된다. 그리고, 도 5d에서와 같이, 2차원 시트 물질층(80)이 덮인 전이 기판(90)을 대상 기판(100)에 접착한 후 전이 기판(90)을 떼어내면, 2차원 시트 물질층(80)은 대상 기판(100)으로 전이된다. 이때 2차원 시트 물질층(80)은 대상 기판(100)으로 전이된 후에 원하는 소자의 형태로 패터닝 되거나 또는 이미 패터닝된 전이 금속층 위에서 성장한 후에 전이될 수도 있다.
여기서, 도 4a에서와 같은 바텀 게이트 구조의 전자 소자(1)를 제조하는 경우를 예를 들면, 게이트 전극(20) 형성시에는, 대상 기판(100)은 기판(10)이고, 2 차원 시트 물질층(80)은 복수층의 그래핀에 해당할 수 있다. 절연층(30) 형성시에는, 대상 기판(100)은 기판(10) 및 그 위의 게이트 전극(20)을 포함하며, 2차원 시트 물질층(80)은 그래핀 산화물층 또는 hBN층에 해당할 수 있다. 활성 채널(40) 형성시에는, 대상 기판(100)은 기판(10), 그 위의 게이트 전극(20) 및 절연층(30)을 포함하며, 2차원 시트 물질층(80)은 단층의 그래핀에 해당할 수 있다.
따라서, 기판(10)에 복수층의 그래핀에 해당하는 게이트 전극(20), 그래핀 산화물층 또는 hBN층에 해당하는 절연층(30), 단층의 그래핀에 해당하는 활성층의 적층 구조를 형성하기 위해, 도 5a 내지 도 5의 제조 과정을 3회 반복하면, 도 4a에 보여진 바와 같은 적층 구조의 전자 소자(1)가 얻어지게 된다.
도 6a는 전자 소자(1)가 투명 디스플레이(200)의 트랜지스터(230)로 적용된 실시예를 보여주며, 도 6b는 도 6a의 평면도를 보여준다. 여기서, 도 4a 및 도 4b에서와 실질적으로 동일한 요소는 동일 참조번호로 표기하고, 그 반복적인 설명을 생략한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 투명 디스플레이200)는, 글래스나 투명 플라스틱 또는 플랙시블한 투명 재질로 된 투명 기판(210)과, 그 위에 형성되는 투명 트랜지스터(230)를 구비한다.
투명 트랜지스터(230)는 도 4a를 참조로 설명한 전자 소자(1)와 실질적으로 동일 또는 유사하게 형성되며, 게이트 전극(20)만이, 디스플레이의 화소별 구동에 적합하도록 패터닝된다. 즉, 투명 디스플레이에 있어서, 게이트 전극(20)은 도 6b에 보여진 바와 같이, 채널 영역(C)에서만 활성 채널(40)과 크로스되며, 화소별 구 동이 가능하도록 패터닝될 수 있다. 이때, 투명 트랜지스터(230)가 얻어지도록, 게이트 전극(20), 절연층(30) 및 활성 채널(40)은 투명성을 가지도록 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 플렉시블하고 투명한 기판을 이용하고, 투명성이 보장되는 2차원 시트 물질로 게이트 전극, 절연층, 활성 채널 등을 구성하는 경우, 이러한 전자 소자 즉, 트랜지스터는 투명하고 접을 수 있는 트랜지스터가 요구되는 모든 소자에 응용이 가능하다. 예를 들어, 접거나 펼 수 있는 포터블(portable) 디스플레이, 플렉시블한 투명한 디스플레이, 투명하고 얇은 특징에 기인하여 효율이 증대된 태양전지 등에 다양하게 응용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 세 층의 2차원 시트로 구성된 그래파이트 및 hBN의 결정 구조를 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 각각 Ni 100nm 두께의 박막 위에 증착된 단층 그래핀 및 그 라만 스펙트럼(Raman Spectrum)을 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 각각 Ni 500nm 두께의 박막 위에 증착된 그래파이트(graphite) 및 그 라만 스펙트럼(Raman Spectrum)을 보여준다.
도 4a는 2차원 시트 물질을 이용한 전자 소자의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 전자 소자의 평면도이다.
도 5a 내지 도 5d를 전자 소자의 제조 방법의 일 실시예를 보여준다.
도 6a는 전자 소자가 투명 디스플레이의 트랜지스터로 적용된 실시예를 보여준다.
도 6b는 도 6a의 평면도를 보여준다.

Claims (16)

  1. 2차원 시트 물질로 형성된 제1 내지 제3요소를 구비하며, 상기 제1 내지 제3요소는 순차로 또는 그 반대 순서로 적층되어, 상기 제2요소는 상기 제1요소와 제3요소 사이에 위치하며,
    상기 제2요소는 절연성을 가지며, 상기 제1 및 제3요소는 각각 금속성 및 반도체 특성 중 어느 하나를 가지도록 된 전자소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2요소는, 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하는 전자소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제3요소는 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함하는 전자소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제3요소 중 하나는 적어도 한층의 그래핀을 포함하며, 금속성을 가지도록 형성되며,
    상기 제1 및 제3요소 중 나머지 하나는 단층의 그래핀을 가지며, 반도체성을 나타내도록 형성된 전자 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제3요소 중 나머지 하나는 단층의 그래핀을 나 노리본 형상을 가지도록 형성한 것인 전자소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1요소는 금속성을 나타내도록 형성된 게이트 전극이고, 상기 제2요소는 절연층이고, 상기 제3요소는 반도체 특성을 나타내도록 형성된 활성 채널으로, 트랜지스터 구조를 가지는 전자 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 게이트 전극은 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함하는 전자소자.
  8. 제6항에 있어서, 상기 절연층은 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하는 전자소자.
  9. 제6항에 있어서, 상기 활성 채널은 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 채널 영역을 구비하는 전자소자.
  10. 제6항에 있어서, 상기 게이트 전극은 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함하며,
    상기 절연층은 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하며,
    상기 활성 채널은 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 채널 영역을 구비하는 전자소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 게이트 전극은 투명성을 나타내는 층수의 그래핀으로 형성되고, 상기 절연층은 투명성을 나타내도록 형성되는 전자소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 게이트 전극, 절연층 및 활성 채널은 투명 기판에 형성되는 전자소자.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1요소는 투명성을 나타내는 층수의 그래핀으로 형성되고, 상기 제2요소는 투명성을 나타내도록 형성되는 전자소자.
  14. 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 트랜지스터;를 구비하며,
    상기 트랜지스터는,
    투명 기판 상에 금속성 및 투명성을 나타내도록 2차원 시트 물질로 형성된 게이트 전극과;
    상기 게이트 전극 상에 절연성 및 투명성을 나타내도록 2차원 시트 물질로 형성된 절연층과;
    상기 절연층 상에 반도체 특성 및 투명성을 나타내도록 2차원 시트 물질로 형성된 활성 채널;을 포함하여, 투명하게 형성된 투명 디스플레이.
  15. 제14항에 있어서, 상기 게이트 전극은 투명성을 나타내는 층수의 적어도 한층 이상의 그래핀을 포함하며,
    상기 절연층은, 투명성을 나타내도록 형성되며, 그래핀 산화물 및 육방정계 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하며,
    상기 활성 채널은 단층의 그래핀을 나노리본 형상을 가지도록 형성한 채널 영역을 구비하는 투명 디스플레이.
  16. 웨이퍼 기판 상에 전이 금속 박막을 증착하는 단계와;
    상기 금속 박막 상에 2차원 시트 물질층을 증착하는 단계와;
    상기 2차원 시트 물질층 상에 전이 기판을 코팅하는 단계와;
    상기 전이 금속 박막 및 웨이퍼 기판을 제거하여, 2차원 시트 물질층을 웨이퍼 기판으로부터 분리하는 단계와;
    2차원 시트 물질층이 덮인 전이 기판을 대상 기판에 접착한 후 전이 기판을 떼어내는 단계;를 반복하여, 제1 내지 제3요소를 적층하거나 그 반대 순서로 적층하여, 청구항 1항 내지 12항 중 어느 한 항의 전자 소자를 제조하는 방법.
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