KR101347053B1 - Stretchable micro-arch structure of conductive organic polymer, stretchable organic electronic device, and method for making thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고도로 스트레칭이 가능한 유기 전자 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 마이크로 피펫을 이용하여 기능성 유기 재료의 국부 성장, 이를 통해 제조된 3차원 유기 구조물(특히, 마이크로 아치), 그리고 이에 의해 집적된 고도로 스트레칭이 가능한 유기 전자 소자에 관한 것이다.
본 발명은 서로 이격된 두 개의 접점 사이에 형성된 스트레쳐블 유기 전도성 고분자의 마이크로 아치 구조물을 제공한다. 상기 아치 구조물을 제조하는 방법은, 유기 전도성 고분자 용액이 충전된 마이크로 피펫을 제공하는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점에 접촉시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 소정 속도로 이격시켜 마이크로 피펫과 제1 접점 간에 유기 전도성 고분자 용액의 기둥을 형성하는 단계와, 바람직하게는 상기 용액의 기둥이 고형화된 후, 상기 마이크로 피켓을 제2 접점에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라서 마이크로 피펫을 통해 원하는 직경과 길이의 3차원 아치 형태의 유기 전도성 고분자 구조물을 제조함과 동시에 고분자 구조물을 원하는 위치에 정확히 정렬 가능할 뿐만 아니라, 고분자 구조물의 개별적인 전기적 특성을 조절할 수 있다.The present invention relates to a highly stretchable organic electronic device. More particularly, the present invention relates to the local growth of functional organic materials using micropipettes, to three-dimensional organic structures (particularly micro arches) produced therefrom, and to the highly stretchable organic electronic devices integrated thereby.
The present invention provides a micro arch structure of a stretchable organic conductive polymer formed between two contacts spaced apart from each other. The method of manufacturing the arch structure may include providing a micro pipette filled with an organic conductive polymer solution, contacting the micro pipette with a first contact point, and separating the micro pipette from the first contact point at a predetermined speed. Forming a pillar of the organic conductive polymer solution between the micropipette and the first contact point, and preferably, after the pillar of the solution has solidified, contacting the micropipette with the second contact point.
According to the present invention, not only can the organic conductive polymer structure having the desired diameter and length be formed through the micropipette, but also the polymer structure can be precisely aligned at a desired position, and the individual electrical characteristics of the polymer structure can be adjusted.
Description
본 발명은 고도로 스트레칭이 가능한 유기 전자 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 마이크로 피펫을 이용하여 기능성 유기 재료의 국부 성장, 이를 통해 제조된 3차원 유기 구조물(특히, 마이크로 아치), 그리고 이에 의해 집적된 고도로 스트레칭이 가능한 유기 전자 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a highly stretchable organic electronic device. More particularly, the present invention relates to the local growth of functional organic materials using micropipettes, to three-dimensional organic structures (particularly micro arches) produced therefrom, and to the highly stretchable organic electronic devices integrated thereby.
스트레쳐블 전자 소자(stretchable electronic device)는 전도 유망한 미래 산업으로 인식된다. 이것은 착용 가능한(wearable) 통신 소자, 디스플레이, 생명과학 등과 같은 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있다. 스트레쳐블 전자 소자를 구현하기 위한 대표적인 기술로는 다음과 같은 두 가지가 있다.Stretchable electronic devices are recognized as a promising future industry. It can be utilized in a variety of applications such as wearable communication devices, displays, life sciences and the like. There are two representative techniques for implementing a stretchable electronic device as follows.
첫 번째는 스프링 형태의 금속 필름(wavy thin metal film)을 이용하는 것이다. 이러한 기술은 예컨대 B. Y. Ahn et al., “Omnidirectional Printing of Flexible, Stretchable, and Spanning Silver Microelectrodes”, Science 323, 1590 (2009)에 개시되고, 상기 문헌은 여기에 참조로서 통합된다. 소자의 스트레칭 시 소자가 받아야 하는 스트레인(strain)을 스프링 같은 형태가 흡수하게 된다. 상기 문헌은 이와 같은 금속 구조물을 전기 배선으로 이용하여 100% 이상 스트레칭 시에도 여러 전자 소자가 정상적으로 작동할 수 있게 구현하는 기술을 제시한다.The first is to use a spring thin metal film. Such techniques are disclosed, for example, in BY Ahn et al., “Omnidirectional Printing of Flexible, Stretchable, and Spanning Silver Microelectrodes”, Science 323 , 1590 (2009), which is incorporated herein by reference. When the device is stretched, the spring-like shape absorbs the strain that the device must receive. The document proposes a technique for implementing various electronic devices to operate normally even when stretching 100% or more by using such a metal structure as an electrical wiring.
두 번째는 탄소 나노튜브(CNT)와 고무(elastomer)의 복합체를 이용하는 것이다. 이러한 기술은 예컨대 K. Y. Chun et al., “Highly conductive, printable and stretchable composite films of carbon nanotubes and silver”, Nature Nanotechnology 5, 853 (2010)에 개시되고, 상기 문헌은 여기에 참조로서 통합된다. 상기 복합체에서 탄소 나노튜브는 전기 전도도를 제공하고 고무는 높은 탄성을 제공한다. 이를 통해서 100% 이상의 스트레칭 조건에서 발광 소자가 정상적으로 작동되게 구현될 수 있다. 하지만 이 기술은 스트레칭 시 탄소 나노튜브 다발 간의 접촉이 약해짐에 따라 전기 전도도가 감소하는 경향을 보인다. 이것은 전기 배선의 성능 감소와 직결된다.The second is to use a composite of carbon nanotubes (CNT) and rubber (elastomer). Such techniques are disclosed, for example, in KY Chun et al., “Highly conductive, printable and stretchable composite films of carbon nanotubes and silver”, Nature Nanotechnology 5 , 853 (2010), which is incorporated herein by reference. Carbon nanotubes in the composite provide electrical conductivity and rubber provides high elasticity. Through this, the light emitting device may be normally operated in a stretching condition of 100% or more. However, the technique tends to reduce electrical conductivity as the contact between the carbon nanotube bundles weakens during stretching. This is directly related to the reduction of the performance of the electrical wiring.
앞에서 언급한 두 기술은 양 소자 간 전기를 통하게 하는 전기 배선(passive interconnection) 구현에만 국한된다. 여러 새로운 스트레쳐블 소자의 집적 및 구현을 위해서는 스트레칭이 가능한 여러 기능성 부품(functional active component) 구현이 필수적이다.The two techniques mentioned above are limited to the implementation of passive interconnections that allow electricity between both devices. In order to integrate and implement many new stretchable devices, it is necessary to implement various stretchable functional active components.
유기물, 특히 유기 전도성 고분자(π-conjugated polymer)는 화학적 도핑을 통해 전기적, 광학적 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이처럼 우수한 특성으로 인해, 유기 전도성 고분자는 마이크로 전자공학(microelectronics) 분야에서 여러 기능성 부품, 예를 들면 트랜지스터(transistor), 광 스위치(photo-switch) 등의 논리소자와 발광다이오드 구현에 무한한 활용 가치를 지닌다.Organics, in particular organic conductive polymers (π-conjugated polymers) have the advantage of freely controlling electrical and optical properties through chemical doping. Because of these superior properties, organic conductive polymers have unlimited application value in the implementation of logic devices and light emitting diodes in the field of microelectronics such as transistors and photo-switches. Have
이와 같은 응용의 효과적인 접근을 위해서 패터닝 기술이 발전해 왔다. 대표적인 기술로는 소프트 리소그라피(soft lithography), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 일렉트로 스피닝(electro-spinning) 등이 있다. 이와 같은 방법으로 제작된 유기 고분자 구조물은 2차원 필름 형태로 되어 있다. 그러나 이러한 형태는 스트레쳐블 소자 구현에 부적합하다. 유기물이 가지는 뛰어난 유연성에도 불구하고 5% 이상의 스트레칭에서 파괴되는 것으로 보고되었다. U. Lang et al., “Mechanical Properties of the Intrinsically Conductive Polymer Poly(3,4- Ethylenedioxythiophene) Poly(Styrenesulfonate) (PEDOT/PSS)”, Key Engineering Materials 345-346, 1189 (2007) 참조.Patterning techniques have evolved to effectively approach such applications. Typical technologies include soft lithography, inkjet printing, and electro-spinning. The organic polymer structure produced in this manner is in the form of a two-dimensional film. However, this form is not suitable for stretchable device implementation. Despite the excellent flexibility of organic matter, it has been reported to break at stretches of more than 5%. U. Lang et al., “Mechanical Properties of the Intrinsically Conductive Polymer Poly (3,4-Ethylenedioxythiophene) Poly (Styrenesulfonate) (PEDOT / PSS)” , Key Engineering Materials 345-346 , 1189 (2007).
유기 고분자를 이용한 100% 이상의 스트레칭이 가능한 전자 소자를 제작하기 위해서는 3차원 구조물, 특히 아치 형태의 구조를 구현하는 것이 매우 효과적일 것이다. 아치의 구조적 특성으로 인해 소자가 받는 스트레인을 효과적으로 흡수할 것으로 기대되기 때문이다. 따라서 유기 고분자를 3차원 형태로 제작할 수 있고 개별적으로 정렬할 수 있는 기술이 요망된다.In order to fabricate an electronic device capable of stretching more than 100% using an organic polymer, it would be very effective to implement a three-dimensional structure, particularly an arch structure. This is because the structural characteristics of the arch are expected to effectively absorb the strain received by the device. Therefore, there is a need for a technology that can produce organic polymers in three-dimensional form and align them individually.
본 발명의 목적은 유기 전도성 고분자로 스트레쳐블 마이크로 구조물을 형성하는 것이다.An object of the present invention is to form a stretchable microstructure with an organic conductive polymer.
본 발명의 다른 목적은 마이크로 피펫을 통해 전자 소자의 국부적인 위치에 유기 전도성 고분자의 3차원 구조물을 원하는 위치와 방향으로 형성하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for forming a three-dimensional structure of an organic conductive polymer in a desired position and direction at a local position of an electronic device through a micropipette.
본 발명의 또 다른 목적은 스트레쳐블 전자 소자에 유기 전도성 고분자의 마이크로 아치를 집적하는 방법을 제공하여 극도로 스트레칭 가능한 전자 소자를 구현하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of integrating a micro arch of an organic conductive polymer into a stretchable electronic device to implement an extremely stretchable electronic device.
본 발명에 따른 스트레쳐블 유기 전도성 고분자 3차원 구조물, 바람직하게는 마이크로 아치 구조물을 제조하는 방법은, 유기 전도성 고분자 용액이 충전된 마이크로 피펫을 제공하는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점에 접촉시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 소정 속도로 이격시켜 마이크로 피펫과 제1 접점 간에 유기 전도성 고분자 용액의 기둥을 형성하는 단계와, 바람직하게는 상기 용액의 기둥이 고형화된 후, 상기 마이크로 피켓을 제2 접점에 접촉시키는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a stretchable organic conductive polymer 3D structure, preferably a micro arch structure, comprising providing a micro pipette filled with an organic conductive polymer solution, and contacting the micro pipette to a first contact point. Forming a column of the organic conductive polymer solution between the micropipette and the first contact point by separating the micropipette from the first contact point at a predetermined speed, and preferably, after the pillar of the solution is solidified, Contacting the picket with the second contact.
상기 방법에 의해, 본 발명에 따른, 서로 이격된 두 개의 접점 사이에 형성된 스트레쳐블 유기 전도성 고분자의 3차원 마이크로 구조물, 특히 마이크로 아치 구조물이 형성된다. 여기서 용어 “아치”는 활이나 무지개 같이 가운데 부분이 높고 길게 굽은 형상을 나타내는 것으로 의도된다.By this method, according to the invention, a three-dimensional microstructure, in particular a micro arch structure, of stretchable organic conductive polymers formed between two spaced apart contacts is formed. The term "arch" is intended here to denote a long, curved shape with a high center, such as a bow or a rainbow.
마이크로 아치 구조물의 형성에 사용되는 유기 전도성 고분자는 모든 종류의 유기 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 그 예로, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트) (PEDOT:PSS)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.The organic conductive polymer used to form the micro arch structure may include all kinds of organic conductive polymers. Examples include, but are not limited to, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS).
본 발명에서 유기 전도성 고분자는 용매에 용해된 형태로 마이크로 피펫에 충전된다. 전도성 고분자의 용매로서 물(water)를 비롯한 모든 종류의 용매가 사용될 수 있다.In the present invention, the organic conductive polymer is filled into the micropipette in a form dissolved in a solvent. As the solvent of the conductive polymer, all kinds of solvents, including water, can be used.
상기 유기 전도성 고분자 용액에는 전기 전도성을 조절하기 위해 도펀트가 첨가될 수 있다. 바람직하게는 상기 도펀트는 디메틸 설폭사이드(DMSO) 및/또는 글리콜을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.Dopants may be added to the organic conductive polymer solution to control electrical conductivity. Preferably the dopant includes but is not limited to dimethyl sulfoxide (DMSO) and / or glycol.
상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 이격시키는 속도를 변화시킴으로써 상기 마이크로 아치 구조물의 직경을 조절할 수 있다. 즉, 상기 이격 속도가 빨라질수록 마이크로 아치 구조물의 직경은 감소한다. 상기 이격 속도는 미크론 내지 나노미터/초의 범위에서 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 이격 속도는 약 1 μm/s 내지 약 120 μm/s 사이의 범위인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The diameter of the micro arch structure can be adjusted by varying the speed of separating the micro pipette from the first contact. That is, as the separation speed increases, the diameter of the micro arch structure decreases. The separation speed can be determined in the range of microns to nanometers / second. For example, the separation speed is preferably in the range of about 1 μm / s to about 120 μm / s, but is not limited thereto.
상기 마이크로 아치 구조물은 예컨대 마이크로 피펫의 하부 직경이 약 10 μm일 경우 마이크로 피펫의 이격 속도에 따라 그 직경이 약 10 μm 내지 약 1 μm 사이에 바람직하게 분포된다. 상기 아치 구조물은 그 길이가 수 백 미크론에 이를 수 있다.The micro arch structure is preferably distributed between about 10 μm and about 1 μm in diameter depending on the separation speed of the micro pipette, for example when the lower diameter of the micro pipette is about 10 μm. The arch structure can reach several hundred microns in length.
마이크로 아치 구조물을 형성하는데 있어서, 마이크로 피펫은 스테핑 모터에 의해 마이크론 단위로 조절되는 것이 바람직하다.In forming the micro arch structure, the micro pipette is preferably controlled in microns by a stepping motor.
본 발명에 따라 형성된 상기 아치 구조물은 두 개의 접접 사이의 간격이 증가함에 따라 아치 구조물이 파괴되기 전까지, 상기 아치 구조물의 전기적 특성이 실질적으로 일정하게 유지된다.The arch structure formed according to the invention maintains substantially constant electrical properties of the arch structure until the arch structure is destroyed as the spacing between the two contacts increases.
본 발명은 스트레쳐블 전자 소자를 구현하는데 있어서 스트레쳐블 전극 배선을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 유기 전도성 고분자 용액으로 충전된 마이크로 피펫을 사용하여, 두 개 이상의 소자의 전극들 간을 유기 전도성 고분자 아치 구조물로 연결시키는 단계를 포함한다. 상기 소자들 간의 간격은 마이크로미터에서 밀리미터의 범위에 분포할 수 있다.The present invention provides a method of forming a stretchable electrode wiring in implementing a stretchable electronic device. The method includes using a micropipette filled with an organic conductive polymer solution to connect the electrodes of two or more devices to the organic conductive polymer arch structure. The spacing between the devices can range from micrometers to millimeters.
상기 전도성 고분자 용액에는 높은 전기 전도도를 위해 DMSO가 첨가된다.DMSO is added to the conductive polymer solution for high electrical conductivity.
본 발명에 따른 스트레쳐블 전기화학 트랜지스터를 제작하는 방법은 게이트에 인가되는 전압을 통해 게이트와 맞닿은 전도성 고분자 내부의 전기 흐름을 조절하기 위해 전해질을 게이트에 입히는 단계와, 유기 전도성 고분자 용액으로 충전된 마이크로 피펫을 사용하여, 트랜지스터의 소스와 게이트 사이 그리고 게이트와 드레인 사이를 전도성 고분자 마이크로 아치 구조물로 연결하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a stretchable electrochemical transistor according to the present invention includes applying an electrolyte to a gate to control the flow of electricity inside the conductive polymer in contact with the gate through a voltage applied to the gate, and filling the organic conductive polymer solution with the gate. Using a micropipette, connecting between the source and the gate of the transistor and between the gate and the drain with a conductive polymer micro arch structure.
바람직하게는, 상기 게이트는 금속 기판 위에 PEDOT:PSS와 전해질을 차례로 코팅하여 형성된다. 상기 전해질은 33 중량%의 폴리(스티렌설포네이트), 12 중량%의 에틸렌 글리콜, 8 중량%의 소르비톨 및 0.1 M의 NaClO4의 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 전도성 고분자 용액은 PEDOT:PSS 수용액에 5 중량%의 에틸렌 글리콜이 혼합된 것이 바람직하다.Preferably, the gate is formed by sequentially coating PEDOT: PSS and an electrolyte on a metal substrate. The electrolyte preferably consists of 33% by weight of poly (styrenesulfonate), 12% by weight of ethylene glycol, 8% by weight of sorbitol and 0.1M aqueous solution of NaClO 4 . The conductive polymer solution is preferably a mixture of 5% by weight of ethylene glycol in PEDOT: PSS aqueous solution.
상기 트랜지스터의 게이트에 인가되는 전압은 약 0-1.8V인 것이 바람직하고, 소스-드레인 간에 인가되는 전압은 약 0-1.2V인 것이 바람직하다.The voltage applied to the gate of the transistor is preferably about 0-1.8V, and the voltage applied between the source and the drain is preferably about 0-1.2V.
본 발명에 따른 스트레쳐블 광 스위치 소자를 구현하는 방법은, 유기 전도성 고분자 용액으로 충전된 마이크로 피펫을 사용하여, 두 개의 전극 사이를 전도성 고분자 아치 구조물로 연결하는 단계와, 상기 아치 구조물에 빛을 주기적으로 조사하여 상기 아치 구조물을 통한 두 전극 간의 전류량을 변화시킴으로써 광 스위치를 구동하는 단계를 포함한다.Method for implementing a stretchable optical switch device according to the present invention, using a micro pipette filled with an organic conductive polymer solution, connecting the two electrodes between the conductive polymer arch structure, and the light to the arch structure Irradiating periodically to drive the optical switch by varying the amount of current between the two electrodes through the arch structure.
바람직하게는, 상기 아치 구조물에 조사되는 빛은 상기 전도성 고분자의 밴드갭 에너지보다 높은 에너지를 갖는다.Preferably, the light irradiated onto the arch structure has a higher energy than the bandgap energy of the conductive polymer.
전술한 소자 또는 전극은 폴리디메틸실록산(PDMS)에 임베딩되어 스트레칭이 가능하게 구현될 수 있다.The above-described device or electrode may be embedded in polydimethylsiloxane (PDMS) to enable stretching.
본 발명의 양태로서, 마이크로 피펫으로 스트레쳐블 3차원 유기 전도성 고분자 아치 구조물을 제조하는 방법은 하기 단계를 포함한다:As an aspect of the present invention, a method of making a stretchable three-dimensional organic conductive polymer arch structure with a micro pipette comprises the following steps:
전도성 고분자 용액을 마이크로 피펫에 채우는 단계;Filling the conductive pipette solution into the micropipette;
상기 마이크로 피펫 하단부를 기판의 표면 중 전도성 고분자 아치 구조물의 한쪽 발 구조 정렬 위치에 접촉시키는 단계;Contacting the bottom of the micropipette to one foot structure alignment position of the conductive polymer arch structure in the surface of the substrate;
상기 기판 표면으로부터 상기 피펫을 이격시켜 기판 표면과 피펫 하단 사이에 상기 용액의 메니스커스를 형성시키는 단계;Separating the pipette from the substrate surface to form a meniscus of the solution between the substrate surface and the bottom of the pipette;
상기 형성된 메니스커스 내의 용매가 공기 중에서 증발하여 전도성 고분자가 고형화되는 단계;Evaporating the solvent in the formed meniscus in air to solidify the conductive polymer;
연속적인 이격과 증발로 인한 전도성 고분자의 고형화를 통해 원하는 길이의 전도성 고분자 구조물을 형성시키는 단계; 및Forming a conductive polymer structure of a desired length through solidification of the conductive polymer due to continuous separation and evaporation; And
상기 피펫 하단부를 기판 표면 중 전도성 고분자 아치 구조물의 다른 한쪽 발 구조 정렬 위치에 접촉시키는 단계.Contacting the pipette bottom with the other foot structure alignment position of the conductive polymer arch structure in the substrate surface.
여기서 용어 “메니스커스”는 마이크로 피펫 하단과 기판 표면 사이에 있는 전도성 고분자 용액 기둥을 지시하는데, 상기 용액 기둥의 직경이 피펫 하단의 직경이나 기판과 접촉하는 용액의 부분의 직경보다 실질적으로 작음을 나타내도록 의도된 표현이다.The term “meniscus” here refers to a conductive polymer solution column between the bottom of the micropipette and the substrate surface, wherein the diameter of the solution column is substantially smaller than the diameter of the pipette bottom or the portion of the solution in contact with the substrate. It is an expression intended to indicate.
상기 두 개의 접촉 단계를 통해 전도성 고분자 아치 구조물의 두 발 구조 간의 간격이 마이크로 피펫의 수평 방향 모션에 의해 조절될 수 있다.Through the two contacting steps, the spacing between the two foot structures of the conductive polymer arch structure can be controlled by the horizontal motion of the micropipette.
상기 방법에 의해 (구조물의 길이-두 발 간의 간격)/두 발 간의 간격×100% 이하의 스트레쳐빌리티(stretchability)를 가진 구조물이 형성된다. 본 발명에 따라서 바람직하게는 약 20% 이상, 좀더 바람직하게는 약 50% 이상, 가장 바람직하게는 약 100% 이상, 예컨대 약 200 이상의 높은 스트레쳐빌리티를 갖는 마이크로 아치 구조물이 형성될 수 있다.By this method a structure is formed having a stretchability of (length of the structure—the spacing between the two feet) / the spacing between the two feet × 100%. According to the present invention, micro arch structures having a high stretchability can be formed, preferably at least about 20%, more preferably at least about 50%, most preferably at least about 100%, such as at least about 200.
본 발명의 일측 면에 따라서, 3차원 마이크로 구조물의 제작은 마이크로 피펫에 충전된 고분자 용액을 토출시키면서 고형화시키는 단계를 포함한다.According to one aspect of the invention, fabrication of a three-dimensional microstructure includes the step of solidifying while discharging the polymer solution filled in the micropipette.
본 발명에 의하면 마이크로 피펫을 통해 원하는 직경과 길이의 3차원 아치 형태의 유기 전도성 고분자 구조물을 제조함과 동시에 고분자 구조물을 원하는 위치에 정확히 정렬 가능할 뿐만 아니라, 고분자 구조물의 개별적인 전기적 특성을 조절할 수 있다.According to the present invention, not only can the organic conductive polymer structure having the desired diameter and length be formed through the micropipette, but also the polymer structure can be precisely aligned at a desired position, and the individual electrical characteristics of the polymer structure can be adjusted.
또한, 본 발명에 따라서 유기 전도성 고분자 아치 구조물의 길이와 아치 구조물의 두 발 구조 간 간격 조절을 통하여 극한의 스트레칭 조건에서도 일정한 전기적 특성을 유지하는 구조를 얻을 수 있다. In addition, according to the present invention, a structure that maintains constant electrical characteristics even under extreme stretching conditions may be obtained by controlling the length of the organic conductive polymer arch structure and the spacing between the two foot structures of the arch structure.
또한, 제조된 3차원 전도성 고분자 아치 구조물을 통해 전기 배선, 전기화학 트랜지스터, 광 스위치 등과 같은 스트레쳐블 전자 소자를 구현할 수 있다.In addition, a stretchable electronic device such as an electrical wiring, an electrochemical transistor, an optical switch, and the like may be implemented through the manufactured three-dimensional conductive polymer arch structure.
도 1a는 본 발명에 따른 마이크로 피펫을 통한 전도성 고분자 3차원 구조물 제작의 개념도이다.
도 1b는 PEDOT:PSS 수용액이 담겨 있는 10μm 직경의 마이크로 피펫의 이격 속도에 따라 얻어지는 구조물의 직경과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 2a는 본 발명에 따른 마이크로 피펫을 통한 전도성 고분자 3차원 아치 구조물 제작 공정을 직접적으로 보여주는 광학 사진이다.
도 2b 및 2c는 상기 공정에 의해 제작된 마이크로 아치 구조물의 FE-SEM 사진이다.
도 3은 두 가지 종류의 PEDOT:PSS에 DMSO를 도핑했을 때 도핑 농도와 전기 전도도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4a는 상기 제작된 전도성 고분자 마이크로 아치 구조물의 스트레칭 개념도이다.
도 4b는 스트레칭에 따른 상기 아치 구조물의 전기 전도도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4c는 la/L0 비율과 스트레쳐빌리티 간의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 두 발광소자 사이의 전극을 PEDOT:PSS 아치 구조물로 연결한, 스트레쳐블 발광 소자에 대한 모식도이다.
도 5b는 발광소자의 스트레칭에 따른 구동을 보여주는 광학 사진이다.
도 5c는 발광소자의 인가전압에 따른 전류 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 스트레쳐블 전기화학 트랜지스터를 PEDOT:PSS 마이크로 아치 구조물로 구현한 모식도이다.
도 6b는 도 6a와 같이 구현된 전기화학 트랜지스터의 게이트 인가전압에 따른 소스-드레인 간에 흐르는 전류의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 6c는 스트레칭 조건에 따른 전기화학 트랜지스터의 ON/OFF 성능을 나타내는, 시간에 대한 소스-드레인 간의 전류 관계를 도시한 그래프이다.
도 7a는 스트레쳐블 광 스위치 소자에 대한 모식도이다.
도 7b는 도 7a에 따른 광 스위치 소자에서, 스트레칭 조건에 따른 광 스위치의 구동을 나타내는, 시간에 대한 광전류 관계를 도시한 그래프이다.1A is a conceptual diagram of fabricating a conductive polymer 3D structure through a micropipette according to the present invention.
Figure 1b is a graph showing the correlation with the diameter of the structure obtained according to the separation speed of the 10μm diameter micro pipette containing PEDOT: PSS aqueous solution.
Figure 2a is an optical photograph directly showing the manufacturing process of the conductive polymer three-dimensional arch structure through a micro pipette according to the present invention.
2b and 2c are FE-SEM photographs of the micro arch structure produced by the above process.
3 is a graph showing the relationship between doping concentration and electrical conductivity when DMSO is doped into two kinds of PEDOT: PSS.
Figure 4a is a conceptual diagram of the stretching of the conductive polymer micro arch structure manufactured.
Figure 4b is a graph showing the electrical conductivity change of the arch structure with stretching.
4C is a graph showing the correlation between l a / L 0 ratio and stretchability.
5A is a schematic diagram of a stretchable light emitting device in which electrodes between two light emitting devices are connected to a PEDOT: PSS arch structure.
Figure 5b is an optical picture showing the driving according to the stretching of the light emitting device.
5C is a graph illustrating a change in current according to an applied voltage of a light emitting device.
FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a stretchable electrochemical transistor using a PEDOT: PSS micro arch structure. FIG.
FIG. 6B is a graph showing a correlation of current flowing between source and drain according to a gate applied voltage of an electrochemical transistor implemented as in FIG. 6A.
FIG. 6C is a graph illustrating the current relationship between source and drain versus time, showing ON / OFF performance of an electrochemical transistor according to stretching conditions.
7A is a schematic diagram of a stretchable optical switch element.
FIG. 7B is a graph showing the relation of photocurrent with time, showing the driving of the optical switch according to the stretching condition in the optical switch element according to FIG. 7A.
본 발명의 추가적인 면들, 이점들, 특징들 및 구현은 다음 예의 설명에 포함되고 이 설명은 첨부한 도면과 함께 이해될 것이다. 하기 실시예는 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자가 본 발명을 이해하고 용이하게 실시하기 위해 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 당업자는 본 발명의 사상과 목적 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함을 인식할 것이다.Additional aspects, advantages, features and implementations of the invention will be included in the description of the following examples which will be understood in conjunction with the accompanying drawings. The following examples are intended to illustrate the preferred embodiments of the present invention to those skilled in the art to understand the present invention and to facilitate the present invention, and should not be construed as limiting the present invention. Those skilled in the art will recognize that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
도 1a는 마이크로 피펫을 이용하여 전도성 고분자 마이크로 구조물을 형성하는 기본 개념을 나타낸다. 본 발명에서 원하는 위치에 원하는 형태의 전도성 고분자 마이크로 구조물을 제작하기 위한 핵심 아이디어는 고분자 용액을 마이크로 피펫을 이용하여 국부적으로 공급하는 것이다. 고분자 용액이 들어있는 마이크로 피펫을 기판에 접촉시키면 피펫의 하단부에 용액의 메니스커스가 형성된다. 그 후 피펫을 기판으로부터 이격시키면 메니스커스 안의 용매가 증발되고, 그로 인해 고형화된 마이크로 구조물이 형성된다. 상기 반응은 피펫의 연속적인 이격에 의해 계속 일어나게 되고 3차원, 고 종횡비의 전도성 고분자 마이크로 구조물이 형성된다.1A illustrates the basic concept of forming a conductive polymer microstructure using a micropipette. In the present invention, a key idea for manufacturing a conductive polymer microstructure of a desired shape in a desired position is to locally supply a polymer solution using a micro pipette. When the micropipette containing the polymer solution is brought into contact with the substrate, a meniscus of the solution is formed at the bottom of the pipette. The pipette is then spaced apart from the substrate to evaporate the solvent in the meniscus, thereby forming a solidified microstructure. The reaction continues by successive spacing of the pipettes to form three-dimensional, high aspect ratio conductive polymer microstructures.
본 발명에 따라서 구조물 제작 시 가지는 큰 장점 중 하나는 구조물의 직경을 피펫의 이격속도 변화를 통해 조절 가능하다는 것이다. 직경 조절은 구조물의 전기적 성능을 조절하는 중요한 요소인데, 이격 속도의 조절을 통해 간단하게 구현할 수 있다. 도 1b는 구조물의 직경과 이격 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 때 실험에서 쓰인 피펫 하단부의 직경은 10 μm이다. 이격 속도가 2.6 μm/s에서 113.6 μm/s로 증가함에 따라, 제조된 구조물의 직경이 9.2 μm에서 2.6 μm로 감소되는 것을 볼 수 있다. 이 결과는 매우 높은 재현성을 보인다.One of the great advantages of manufacturing the structure according to the present invention is that the diameter of the structure can be adjusted by changing the separation speed of the pipette. Diameter control is an important factor in controlling the electrical performance of the structure, which can be achieved simply by adjusting the separation speed. Figure 1b is a graph showing the relationship between the diameter of the structure and the separation speed. At this time, the diameter of the lower end of the pipette used in the experiment is 10 μm. As the separation speed increases from 2.6 μm / s to 113.6 μm / s, the diameter of the fabricated structure can be seen to decrease from 9.2 μm to 2.6 μm. This result shows very high reproducibility.
높은 스트레치를 위한 전도성 고분자 구조물 형태가 바로 아치 형태이다. 도 2a는 마이크로 아치 구조물을 제조하는 공정을 나타내는 광학 사진이다. 상기 공정은 4 단계로 이루어져 있다: 즉, (i) 아치의 한쪽 발 구조 형성을 위한 마이크로 피펫과 기판의 ‘접촉’ 단계; (ii) 원하는 길이의 구조물을 제작하는 ‘이격’ 단계; (iii) 두 발 구조 간의 간격을 결정하는 ‘이동’ 단계; 및 (iv) 나머지 발 구조 형성을 위한 마이크로 피켓과 기판의 두 번째 ‘접촉’ 단계;이다. Conductive polymer structures for high stretch are arched. 2A is an optical photograph illustrating a process of manufacturing a micro arch structure. The process consists of four steps: (i) 'contacting' the substrate with the micropipette to form the one-foot structure of the arch; (ii) a 'separation' step of fabricating the desired length of structure; (iii) a 'movement' step of determining the spacing between the two foot structures; And (iv) a second 'contacting' step of the micropicket and substrate to form the remaining foot structure.
도 2b 와 2c는 상기 공정을 통해 제작된 마이크로 아치 구조물의 FE-SEM 사진이다. 도 2b는 일정한 직경(2.8 μm)과 길이(300 μm)를 가지는 마이크로 아치 구조물을 나타낸다. 도 2c는 아치 구조의 길이가 상기 공정에서 자유롭게 조절이 가능함을 보여주고 있다. 본 발명에 따라서 직경이 3.0 μm이고 아치 길이가 150 μm에서 450 μm까지 조절된 마이크로 아치 구조물이 성공적으로 제조되었다.2b and 2c are FE-SEM photographs of the micro arch structure produced through the above process. 2B shows a micro arch structure having a constant diameter (2.8 μm) and a length (300 μm). Figure 2c shows that the length of the arch structure can be freely adjusted in this process. In accordance with the present invention, micro arch structures having a diameter of 3.0 μm and an arch length adjusted from 150 μm to 450 μm have been successfully manufactured.
도 3은 상기 구조물의 전기적 특성이 도핑을 통해 개별적으로 조절됨을 보여주고 있다. 이것은 전자 소자의 다양한 구성 요소를 구현하는데 매우 중요한 요소로서 본 기술의 큰 장점이다. 도 3은 그에 대한 한 예를 보여주는 것으로 두 가지 종류의 PEDOT:PSS(PEDOT:PSS 2.2-2.6 중량% 및 PEDOT:PSS 1.3 중량%)에 DMSO를 도핑했을 때 DMSO의 도핑 농도에 따른 구조물의 전기 전도도를 나타내는 그래프이다. 그래프에 나타난 바와 같이, 전기 전도도가 10-2 S/cm에서 200 S/cm까지 약 104의 범위 내에서 조절이 가능하다.3 shows that the electrical properties of the structure are individually controlled through doping. This is a very important factor in implementing various components of the electronic device, which is a great advantage of the present technology. FIG. 3 shows an example thereof, and the electrical conductivity of the structure according to the doping concentration of DMSO when doping DMSO to two kinds of PEDOT: PSS (PEDOT: PSS 2.2-2.6 wt% and PEDOT: PSS 1.3 wt%) A graph representing. As shown in the graph, the electrical conductivity is adjustable in the range of about 10 4 from 10 −2 S / cm to 200 S / cm.
본 기술로 제조된 아치 구조물들은 높은 스트레쳐빌리티를 지닌다. 여기서 스트레쳐빌리티는 상기 아치 구조물이 파괴되기 시작할 때의 아치 구조물의 두 발 구조 간의 간격 변화인 (L-L0)/L0×100% 값을 의미한다. 여기서 L은 스트레치가 일어났을 때의 두 발 구조 간의 간격을 나타내고, L0 는 초기 즉, 아치 구조물의 형성 시 두 발 구조 간의 간격을 나타낸다 (도 4a 참조). 스트레쳐빌리티는 la/L0 비가 증가함에 따라 증가할 것으로 기대된다. 여기서 la는 아치의 길이를 나타낸다. 따라서, 상대적인 아치 길이가 길수록 높은 스트레쳐빌리티를 가질 것이다.Arch structures made with this technology have high stretchability. Here, the stretchability refers to a value of (LL 0 ) / L 0 × 100%, which is a change in the distance between two arch structures of the arch structure when the arch structure starts to break. Where L denotes the spacing between the two foot structures when the stretch occurs, and L 0 denotes the spacing between the two foot structures initially, i.e., when the arch structure is formed (see FIG. 4A). The stretchability is expected to increase as the ratio l a / L 0 increases. Where l a represents the length of the arch. Thus, longer relative arch lengths will have higher stretchability.
도 4b의 그래프는 본 발명에 따라 제조된 아치 구조물들의 전기적 특성이 스트레치 조건에서 어떤 경향을 나타내는지를 보여준다. 실시예에서 전도성 고분자 마이크로 아치의 전기 전도도는 200 S/cm로 설정되었다 (PEDOT:PSS 2.2-2.6 wt% high conductivity grade, 2.0 wt% DMSO). 두 발 구조 간의 간격에 대한 아치의 길이를 의미하는 la/L0 비는 1.0-4.2로 조절되었다. 여기서 주목할 점은 아치 구조물이 파괴되기 전까지 전기적 특성이 실질적으로 일정하게 유지된다는 것이다. 이는 스트레치 시에 전자 소자의 성능이 저하되지 않고 일정하게 유지될 수 있다는 것을 제시한다.The graph of FIG. 4B shows how the electrical properties of arch structures made in accordance with the present invention tend to under stretch conditions. In the examples the electrical conductivity of the conductive polymer microarch was set to 200 S / cm (PEDOT: PSS 2.2-2.6 wt% high conductivity grade, 2.0 wt% DMSO). The ratio of a a / L 0, which represents the length of the arch with respect to the distance between the two foot structures, was adjusted to 1.0-4.2. Note that the electrical properties remain substantially constant until the arch structure is destroyed. This suggests that the stretch can be kept constant without degrading the performance of the electronic device.
도 4c는 la/L0 비에 따른 스트레쳐빌리티를 나타낸 그래프이다. 실험적으로 la/L0 비를 증가시켜 270% 이상의 스트레쳐빌리티를 얻을 수 있었고, 이 값은 현재 보고된 가장 높은 값이다. 또한 본 실험 결과는 추정치 (la-L0)/L0×100%와 유사함을 알 수 있다.4C is a graph showing stretchability according to the ratio l a / L 0 . Experimentally, we could increase the ratio of L a / L 0 to achieve more than 270% of stretchability, which is the highest value currently reported. In addition, the experimental results are similar to the estimate (l a -L 0 ) / L 0 × 100%.
도 5는 본 기술로 제조되는 마이크로 아치 구조물을 발광 다이오드를 연결하는 스트레쳐블 전기 배선으로의 응용을 나타낸 것이다. 여기서 전도성 고분자 용액의 조건은 PEDOT:PSS 2.2-2.6 wt% high conductivity grade, 2.0 wt% DMSO이다. 상기 소자는 도 5a와 같이 구현되었다. PDMS에 임베딩되어 있는 두 발광 다이오드의 상부전극과 하부전극을 각각 아치 구조물로 연결하고 그 두 아치 구조물 사이에 전압을 인가하여 발광 다이오드를 작동시켰다. 이에 따라, 상기 작동이 두 발광 다이오드를 스트레칭 시에도 잘 작동하는가를 확인하였다. 도 5b는 스트레칭 시에 발광하는 두 다이오드를 나타낸 광학 사진이다. 보는 바와 같이 265% 스트레칭 시에도 발광 세기가 변하지 않고 그대로 유지된 채로 구동하는 것을 알 수 있다. 좀더 자세하게, 발광 다이오드의 구동 시의 전압과 전류의 관계를 도 5c에 나타내었다. 발광 다이오드의 특성으로 구동 전압은 2.3 V이다. 그래프에 나타난 바와 같이, 265%의 스트레치 조건에서도 어떠한 전류의 변화도 발견할 수 없었다. 즉, 극한의 스트레치 조건에서도 본 기술로 제작된 전도성 고분자 아치 구조물이 전기 배선으로의 성능이 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.5 shows the application of a micro-arch structure fabricated by the present technology to stretchable electrical interconnects connecting light emitting diodes. The conditions of the conductive polymer solution are PEDOT: PSS 2.2-2.6 wt% high conductivity grade, 2.0 wt% DMSO. The device is implemented as shown in FIG. 5A. The upper and lower electrodes of the two light emitting diodes embedded in the PDMS were connected to each of the arch structures, and a light emitting diode was operated by applying a voltage between the two arch structures. Accordingly, it was confirmed that the operation works well even when stretching the two light emitting diodes. 5B is an optical photograph showing two diodes emitting light upon stretching. As can be seen, the light emission intensity is maintained unchanged even when stretching at 265%. More specifically, the relationship between the voltage and the current at the time of driving the light emitting diode is shown in FIG. 5C. The driving voltage is 2.3 V due to the characteristics of the light emitting diode. As shown in the graph, no current change was found even at the stretch condition of 265%. That is, it can be seen that even in extreme stretch conditions, the conductive polymer arch structure manufactured by the present technology maintains constant performance to the electrical wiring.
도 6은 본 발명에 따라서 스트레칭 가능한 전기화학 트랜지스터로의 구현을 나타낸 것이다. 상기 소자는 전기 논리회로 구현에 필수적인 요소이다. 도 6a는 상기 트랜지스터의 도면을 나타낸 것으로, 전해질 게이트(G)와 소스(S) 사이를 그리고 전해질 게이트(G)와 드레인(D) 사이를 본 발명에 따른 전도성 고분자 마이크로 아치로 연결하는 것으로 구현된다. 본 실시예에서 전도성 고분자 용액은 PEDOT:PSS 수용액에 5 wt% 에틸렌 글리콜이 혼합된 물질이다. 전해질 게이트는 전도성 고분자 용액과 전해질의 순차적인 코팅으로 제작된다. 상기, 전해질은 33 중량%의 폴리(스티렌설포네이트), 12 중량%의 에틸렌 글리콜, 8 중량%의 소르비톨, 0.1M의 NaClO4 수용액으로 이루어져 있다.6 illustrates an implementation into a stretchable electrochemical transistor in accordance with the present invention. The device is essential for the implementation of electrical logic circuits. Figure 6a shows a diagram of the transistor, which is realized by connecting between the electrolyte gate (G) and the source (S) and between the electrolyte gate (G) and the drain (D) with a conductive polymer microarch according to the invention. . In the present embodiment, the conductive polymer solution is a material in which 5 wt% ethylene glycol is mixed with PEDOT: PSS aqueous solution. The electrolyte gate is fabricated with a sequential coating of the conductive polymer solution and the electrolyte. The electrolyte consists of 33 wt% poly (styrenesulfonate), 12 wt% ethylene glycol, 8 wt% sorbitol, and 0.1 M aqueous NaClO 4 solution.
전기화학 트랜지스터의 구동 원리는 다음과 같다. 게이트의 전해질과 맞닿은 PEDOT:PSS 부분에서의 산화 환원 반응으로 PEDOT:PSS의 전기 전도도를 변화시켜 그곳을 통해 흐르는 소스-드레인 간의 전기 흐름을 조절하는 것이다. 산화 및 환원은 게이트에 인가되는 전압으로 조절한다. 인가 전압이 0V일 때에는 도핑에 의해 산화된 PEDOT:PSS의 높은 전기 전도도로 인해 ‘ON’ 상태를 유지하고, 인가 전압이 양의 방향으로 증가하면 전해질과 맞닿은 부분의 PEDOT:PSS가 환원되어 전기 전도도가 감소하게 되고 이로 인해 ‘OFF’ 상태가 된다. 도 6b는 전류의 ON/OFF 비가 게이트에 인가 전압에 따라 104 정도 가지는 것을 나타낸다. 게이트 인가 전압이 0V에서 1.8V로 증가할 때 전류는 약 104 크기로 감소되었다. 상기 ON/OFF 스위칭은 120% 이상의 스트레칭 조건에서도 변화하지 않고 정상적으로 작동됨을 도 6c를 통해 알 수 있다.The driving principle of the electrochemical transistor is as follows. The redox reaction in the PEDOT: PSS portion in contact with the electrolyte of the gate changes the electrical conductivity of PEDOT: PSS to regulate the electrical flow between the source-drain flowing through it. Oxidation and reduction are controlled by the voltage applied to the gate. When the applied voltage is 0V, it is kept 'ON' due to the high electrical conductivity of PEDOT: PSS oxidized by doping, and when the applied voltage is increased in the positive direction, PEDOT: PSS of the part in contact with the electrolyte is reduced and the electrical conductivity is Decreases and this causes the state to be 'OFF'. 6B shows that the ON / OFF ratio of the current has about 10 4 depending on the voltage applied to the gate. As the gate applied voltage increased from 0V to 1.8V, the current was reduced to about 10 4 magnitudes. It can be seen from FIG. 6C that the ON / OFF switching operates normally without changing even in a stretching condition of 120% or more.
도 7은 스트레칭 가능한 광 스위치 구현을 나타낸 것이다. 이를 구현하기 위해 PDMS에 임베딩된 두 전극 사이를 본 발명의 방법에 따라서 전도성 고분자 PEDOT:PSS 마이크로 아치 구조물로 연결하고, 그 곳에 광을 조사하였다. 이때 조사된 광은 PEDOT:PSS의 밴드갭 에너지보다 높은 에너지를 가지는, 도 7a에 나타난 바와 같이, 650nm 파장의 레이저이다.7 illustrates a stretchable optical switch implementation. To implement this, the two electrodes embedded in PDMS were connected with a conductive polymer PEDOT: PSS micro arch structure according to the method of the present invention, and light was irradiated there. The irradiated light is a laser of 650 nm wavelength, as shown in FIG. 7A, having an energy higher than the band gap energy of PEDOT: PSS.
도 7b는 광 스위치 거동을 나타내고 있다. 레이저 펄스를 60/min 주파수로 주고 양 전극에 5V 전압을 인가했을 때의 전류 변화이다. 레이저를 조사했을 경우 전류가 급격히 상승하는 것을 볼 수 있다. 레이저 조사를 멈췄을 경우에는 본래 전류 값으로 회복되었다. 이 같은 광 스위치 구동은 105% 이상의 스트레치 조건에서도 큰 변화 없이 구동되었다.7B shows the optical switch behavior. This is the current change when the laser pulse is applied at 60 / min frequency and 5V voltage is applied to both electrodes. When the laser is irradiated, the current rises rapidly. When the laser irradiation was stopped, the original current value was restored. This optical switch drive was driven without significant change even under 105% stretch conditions.
특정한 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 실시예에 의해 제한되는 것이 아니라 오직 청구항들에 의해 제한된다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위 및 사상을 이탈함이 없이 실시예들을 변경하거나 수정할 수 있다고 인식되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to particular exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited by the examples, but is limited only by the claims. It should be appreciated that those skilled in the art can change or modify the embodiments without departing from the scope and spirit of the present invention.
Claims (29)
유기 전도성 고분자 용액이 충전된 마이크로 피펫을 제공하는 단계;
상기 마이크로 피펫을 제1 접점에 접촉시키는 단계;
상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 소정 속도로 이격시켜 마이크로 피펫과 제1 접점 간에 유기 전도성 고분자 용액의 기둥을 형성하는 단계;
상기 기둥 내의 용매를 공기 중에서 증발시켜 상기 기둥을 고형화시키는 단계; 및
상기 마이크로 피펫을 제2 접점에 접촉시키는 단계;
를 포함하는 3차원 마이크로 구조물 제조 방법.A method of manufacturing a three-dimensional micro arch structure of a stretchable organic conductive polymer,
Providing a micro pipette filled with an organic conductive polymer solution;
Contacting the micro pipette with a first contact;
Separating the micropipette from the first contact point at a predetermined speed to form a pillar of the organic conductive polymer solution between the micropipette and the first contact point;
Solidifying the column by evaporating the solvent in the column in air; And
Contacting the micro pipette with a second contact;
3D microstructure manufacturing method comprising a.
유기 전도성 고분자 용액을 제공하는 단계;
마이크로 피펫을 상기 전도성 고분자 용액으로 충전하는 단계; 및
상기 전도성 고분자 용액으로 충전된 마이크로 피펫을 사용하여, 두 개 이상의 소자의 전극들 간을 유기 전도성 고분자 아치 구조물로 연결시키는 단계로서, 상기 마이크로 피펫을 한 소자의 제1 접점에 접촉시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 소정 속도로 이격시켜 마이크로 피펫과 제1 접점 간에 유기 전도성 고분자 용액의 기둥을 형성하는 단계와, 상기 기둥 내의 용매를 공기 중에서 증발시켜 상기 기둥을 고형화시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 다른 소자의 제2 접점에 접촉시키는 단계를 포함하는 연결 단계;
를 포함하는 스트레쳐블 전극 배선 형성 방법.A method of forming stretchable electrode wiring in a stretchable electronic device,
Providing an organic conductive polymer solution;
Filling a micropipette with the conductive polymer solution; And
Connecting the electrodes of two or more devices with an organic conductive polymer arch structure using the micro pipette filled with the conductive polymer solution, contacting the micro pipette with a first contact of one device, and Separating the micropipette from the first contact point at a predetermined speed to form a column of the organic conductive polymer solution between the micropipette and the first contact point, and evaporating the solvent in the column in air to solidify the column; Connecting the pipette to contacting the second contact of the other device;
Stretchable electrode wiring forming method comprising a.
게이트 전압을 통해 전도성 고분자 마이크로 아치 구조물의 내부 전기 흐름을 조절하기 위한 전해질을 트랜지스터의 게이트에 입히는 단계; 및
유기 전도성 고분자 용액으로 충전된 마이크로 피펫을 사용하여, 트랜지스터의 소스와 게이트 사이 그리고 게이트와 드레인 사이를 전도성 고분자 마이크로 아치 구조물로 연결하는 단계로서, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점에 접촉시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 소정 속도로 이격시켜 마이크로 피펫과 제1 접점 간에 유기 전도성 고분자 용액의 기둥을 형성하는 단계와, 상기 기둥 내의 용매를 공기 중에서 증발시켜 상기 기둥을 고형화시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제2 접점에 접촉시키는 단계를 포함하는 연결 단계;
를 포함하는 스트레쳐블 전기화학 트랜지스터 제작 방법.As a method of manufacturing a stretchable electrochemical transistor,
Applying an electrolyte to the gate of the transistor to regulate the internal electrical flow of the conductive polymer micro arch structure via the gate voltage; And
Using a micropipette filled with an organic conductive polymer solution to connect between the source and the gate of the transistor and between the gate and the drain with a conductive polymer microarch structure, contacting the micropipette to a first contact; Separating the micropipette from the first contact point at a predetermined speed to form a column of the organic conductive polymer solution between the micropipette and the first contact point, and evaporating the solvent in the column in air to solidify the column; A connecting step comprising contacting the pipette with a second contact;
Stretchable electrochemical transistor manufacturing method comprising a.
유기 전도성 고분자 용액으로 충전된 마이크로 피펫을 사용하여, 두 개의 전극 사이를 전도성 고분자 아치 구조물로 연결하는 단계로서, 상기 마이크로 피펫을 한 전극의 제1 접점에 접촉시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 제1 접점으로부터 소정 속도로 이격시켜 마이크로 피펫과 제1 접점 간에 유기 전도성 고분자 용액의 기둥을 형성하는 단계와, 상기 기둥 내의 용매를 공기 중에서 증발시켜 상기 기둥을 고형화시키는 단계와, 상기 마이크로 피펫을 다른 전극의 제2 접점에 접촉시키는 단계를 포함하는 연결 단계; 및
상기 아치 구조물에 빛을 주기적으로 조사하여 상기 아치 구조물을 통한 두 전극 간의 전류량을 변화시키는 단계;
를 포함하는 스트레쳐블 광 스위치 소자 구현 방법.As a method of implementing a stretchable optical switch device,
Using a micropipette filled with an organic conductive polymer solution to connect two electrodes between the conductive polymer arch structures, contacting the micropipette to a first contact of one electrode, and connecting the micropipette to a first electrode Spaced apart from the contact at a predetermined speed to form a pillar of the organic conductive polymer solution between the micropipette and the first contact, solidifying the pillar by evaporating a solvent in the pillar in air, and subjecting the micropipette to another electrode. A connecting step comprising contacting a second contact; And
Periodically irradiating light onto the arch structure to change an amount of current between two electrodes through the arch structure;
Stretchable optical switch device implementation method comprising a.
전도성 고분자 용액을 마이크로 피펫에 채우는 단계;
상기 마이크로 피펫 하단부를 기판의 표면 중 전도성 고분자 아치 구조물의 한쪽 발 구조 정렬 위치에 접촉시키는 단계;
상기 기판 표면으로부터 상기 피펫을 이격시켜 기판 표면과 피펫 하단 사이에 상기 용액의 메니스커스를 형성시키는 단계;
상기 형성된 메니스커스 내의 용매가 공기 중에서 증발하여 전도성 고분자가 고형화되는 단계;
연속적인 이격과 증발로 인한 전도성 고분자의 고형화를 통해 원하는 길이의 전도성 고분자 구조물을 형성시키는 단계; 및
상기 피펫 하단부를 기판 표면 중 전도성 고분자 아치 구조물의 다른 한쪽 발 구조 정렬 위치에 접촉시키는 단계;
를 포함하는 마이크로 아치 구조물 제조 방법.A method of manufacturing a stretchable three-dimensional organic conductive polymer arch structure by using a micro pipette,
Filling the conductive pipette solution into the micropipette;
Contacting the bottom of the micropipette to one foot structure alignment position of the conductive polymer arch structure in the surface of the substrate;
Separating the pipette from the substrate surface to form a meniscus of the solution between the substrate surface and the bottom of the pipette;
Evaporating the solvent in the formed meniscus in air to solidify the conductive polymer;
Forming a conductive polymer structure of a desired length through solidification of the conductive polymer due to continuous separation and evaporation; And
Contacting the pipette bottom with the other foot structure alignment position of the conductive polymer arch structure in the substrate surface;
Micro arch structure manufacturing method comprising a.
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| 논문 1: ADVANCES IN DIVERSE INDUSTRIAL APPLICATIONS OF NANOCOMPOSITES, ISBN 978-953-307-202-9, PUBLISHING DATE: MARCH 2011* |
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