KR101430261B1 - 유기 실리콘 나노클러스터, 이의 제조방법, 이를 이용한박막형성 방법 - Google Patents

유기 실리콘 나노클러스터, 이의 제조방법, 이를 이용한박막형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘클러스터에 전도성 유기물질이 치환되어 있는 유기 실리콘 나노클러스터, 이의 제조방법 및 이를 이용한 실리콘 박막의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 유기실리콘 나노클러스터를 전기소자에 이용하면 실리콘 박막의 전기적 특성을 유지하면서도 제조비 저감 및 대면적화를 달성할 수 있다.
실리콘클러스터, 전도성 유기물질, 유기실리콘 나노클러스터, 유기용매, 실리콘박막

Description

유기 실리콘 나노클러스터, 이의 제조방법, 이를 이용한 박막형성 방법{Organosilicon Nanocluster, Method for preparing the same and Method for preparing Thin Film using the same}
도 1은 본 발명의 일구현예에 의한 실리콘 나노클러스터 사이의 전도성 물질 상호간의 분자간 인력에 의한 전도와이어(conducting wire)의 형성을 보여주는 모식도이고,
도 2는 본 발명의 방법에 의한 실리콘 나노클러스터 사이의 전도성 물질 상호간의 화학결합에 의한 전도와이어의 형성을 보여주는 모식도이며,
도 3은 실리콘 클러스터 사이에 형성된 전도와이어를 확인할 수 있는 적외선 스펙트럼도이다.
본 발명은 유기 실리콘 나노클러스터, 이의 제조방법, 이를 이용한 박막형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘클러스터에 전도성 유기물질이 치환되어 있는 유기실리콘 나노클러스터, 이의 제조방법, 이를 이용한 박막형성 방법에 관한 것이다.
아모르퍼스(amorphous)실리콘은 태양전지나 TFT-LCD의 구동부분의 재료로서 연구가 진행되어 응용도 행해지고 있다. 그러나, 아모르퍼스실리콘은 종래 기상법으로 형성되고 있으므로, 제조비 저감화 및 대면적화의 점에서 큰 문제가 있다.
제조비저감화 및 대면적화를 위한 시도로서, 유기실란화합물이 고기능성 유기재료로서 폭넓게 연구되고 있다. 그러나, 상기 문제를 극복하기 위해 다수 검토되고 있는 직선사슬의 폴리실란은, 안정성의 면에서 문제가 있다. 폴리실란은 저차원계 실란화합물로서 적합한 반도체 특성으로 각종 요구에 부응할 것으로 기대되었으나, p-n제어를 위한 유효한 수단이 없는 것이 현실정이다. 1차원계의 재료에 대해서는, 해당 재료의 주사슬골격에 인이나 붕소 등의 분자를 도입한다고 해도, 이러한 도입은 상기 재료에 트랩사이트만을 남기기 때문에, 기대에 어긋나는 결과만이 얻어졌다. 또, 상기 재료에의 루이스산이나 루이스염기의 도핑은, 안정성을 현저하게 저감시키는 결과로 된다. 또한, 직선사슬형상의 폴리실란화합물은, 가열에 의해서 해당 화합물로부터 유기기를 이탈시킬 때에 주사슬의 분해도 동시에 발생해서 기화되어 버리므로 실리콘전구체로서 이용할 수 없다.
네트워크폴리실란은, 분지실리콘사슬을 지닌 폴리실란화합물로, 유기용매에 가용(즉, 용해가능)인 바 용이하게 박막형성이 가능하다. 그러나, 이 박막은, 해당 박막의 곁사슬의 유기치환기가 실리콘 골격사이의 캐리어이동을 저해하므로, 직선사슬 화합물계에 비해서 반도체성능의 향상은 볼 수 없다. 또, 네트워크 폴리실란은 네트워크구조를 지녀 내열성이 우수하므로, 가열처리에 의해, 아모르퍼스실리콘 박막의 형성이 가능하다. 그러나, 상기 아모르퍼스실리콘박막은, 잔존하는 유기치환기가 많아 본래의 아모르퍼스실리콘에 비해서 전기특성이 열등하며, 또, 인이나 붕소를 도핑하기 위한 적당한 수법이 없는 등의 문제가 있다.
이것에 대해서, t-부틸옥타실라큐반을 전구체로 이용해서 가열처리를 함으로써 종래기술의 기상증착법에 의한 것과 대등한 성능을 지닌 아모르퍼스실리콘을 얻을 수 있다. 그러나, t-부틸옥타실라큐반은 결정성 화합물이며 기상증착법에 의해 서만 박막형성이 가능하므로, 형성된 박막의 두께도 불균일하게 된다.
최근에 실리콘 클러스터를 합성하여 용해가능한 실리콘 클러스터 전구체를 제조하고 이를 박막한 후 열처리를 통해 유기물질을 제거하는 기술이 소개되었으나, 상기 방법은 유기물 제거 및 제거된 유기물로 인한 흠(defect) 등의 제어가 어려워 박막의 전기 전도성을 떨어뜨리는 문제가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 아직까지 아모르퍼스실리콘박막의 전기적 특성을 유지하면서 이를 간편하고 효율적으로 형성하는 방법은 없었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 아모르퍼스실리콘 박막의 전기적 특성을 유지하면서 이를 간편하고 효율적으로 형성할 수 있는 유기 실리콘 나노클러스터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기 실리콘 나노클러스터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유기 실리콘 나노클러스터를 전구체로 이용하여 유기실리콘박막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 실리콘클러스터에 전도성 유기물질이 치환되어 있는 유기실리콘 나노클러스터에 관계한다.
다른 양상에서, 본 발명은
전도성 유기물질에 알칼리금속 또는 알칼리 토금속을 치환시키는 단계 ;
전단계에서 치환된 전도성 유기물질과 실리콘클러스터를 반응시켜 전도성 유기물질을 실리콘클러스터에 치환시키는 단계를 포함하는 유기실리콘 나노클러스터의 제조방법에 관계한다.
본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 유기실리콘 나노클러스터를 유기용매에 용해시켜 기판 위에 코팅하여 박막을 형성하는 단계;
상기 단계에서 형성된 박막에 자외선 또는 열을 가하여 유기실리콘 나노클러스터의 전도성 유기물질 상호 간을 연결하는 전도와이어(conducting wire)를 수득하는 단계를 포함하는 실리콘 박막의 제조방법에 관계한다.
이하에서 첨부도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 유기실리콘 나노클러스터는 실리콘클러스터에 전도성 유기물질이 치환된 것을 특징으로 한다. 실리콘클러스터에 유기물이 치환됨으로 인해 유기실 리콘 나노클러스터는 유기용매에 용해될 수 있다.
실리콘 나노클러스터는 3 차원구조를 지닌 실리콘으로, 그 조성과 특성에 대해서는, W.L. Wilson, P.F. Szajowski, L.E. Brus, Science 262, 1242(1993), A. Littau, P.J. Szajowski, A.R. Muller, A.R. Kortan, and L.E. Brus, J. Phys. Chem. 97, 1224(1993), S. Furukawa and T. Miyasato, Jpn, J. Appl. Phys. 27, L2207(1989), T. Takagi, H. Ogawa, Y. Yamazaki, A. Ishizaki, and T. Nalagiri, Appl. Phys. Lett. 56, 2379(1990), D. Zhang, R.M. Kolbas, P.D. Milewski, D.J. Lichtenwalner, A.I. Kingon, and J.M. Zavada, Appl. Phys. Lett. 65, 2684(1994), X. Chen, J. Zhao, G. Wang, X. Shen, Phys. Lett. 212, 285(1996)에 기재되어 있다.
상기 유기물질은 전도성을 띄는 전도성 유기물질이면 그 제한은 없다. 일반적으로 전도성 고분자로서 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리파라-페닐렌(Poly(p-phenylene), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리파라-페닐렌 비닐렌Poly(p-phenylene vinylene). 폴리아닐린(Polyaniline) 등이 알려져 있는데, 본 발명에 사용될 수 있는 전도성 유기물질은 상기 전도성 고분자를 형성하는 단량체인 아세틸렌, 또는 티오펜, 아닐린을 포함한 방향족 고리화합물뿐만 아니라 전도성 유기물질의 골격(backbone)인 단일 결합과 이중결합(또는 삼중결합)이 교대로 반복되는 컨쥬게이션 구조를 가지는 유기물질이면 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 상기 전도성 유기물질은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시될 수 있다.
Figure 112007016112529-pat00001
Figure 112007016112529-pat00002
상기 화학식 1 내지 화학식 2에서, Ar은 탄소수 2개 내지 30개의 비치환 또는 치환 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기, 또는 탄소수 6내지 30개인 비치환 또는 치환 아릴기 또는 아릴렌기이고,
a, b 및 c는 각각 0 내지 20이다. (단, a+b+c > 0 임)
본 발명의 유기실리콘 나노클러스터에 사용될 수 있는 헤테로 아릴렌기는 S, O, N 및 Se중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환될 수 있고, 및 상기 헤테로아릴기, 헤테로아릴렌기, 아릴기 또는 아릴렌기는 히드록시기, 탄소수 1~20개의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 탄소수 1~20개의 알콕시알킬기, 탄소수 1~16개의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시기 또는 F, Br, Cl, 및 I 중 하나 이상의 원소로 치환될 수 있다.
상기 식에서 Ar은 하기 화학식 3으로 표시되는 군에서 선택될 수 있다.
Figure 112007016112529-pat00003
본 발명에 의한 유기실리콘 나노클러스터에 치환될 수 있는 전도성 유기물질은 하기 화학식 4로 표시되는 군에서 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
Figure 112007016112529-pat00004
다른 양상에서 본 발명은
(1) 하기 화학식 5 또는 6으로 표시되는 전도성 유기물질에 알칼리금속 또는 알칼리 토금속을 치환시키는 단계 ;
(2) 전단계에서 수득한 알칼리금속 또는 알칼리 토금속이 치환된 전도성 유기물질과 실리콘클러스터를 반응시켜 전도성 유기물질을 실리콘클러스터에 치환시키는 단계를 포함하는 유기실리콘 나노클러스터의 제조방법에 관계한다.
Figure 112007016112529-pat00005
Figure 112007016112529-pat00006
상기 화학식 5 내지 화학식 6에서, Ar은 탄소수 2개 내지 30개의 비치환 또는 치환 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기, 또는 탄소수 6내지 30개인 비치환 또는 치환 아릴기 또는 아릴렌기이고,
a, b 및 c는 각각 0 내지 20이다. (단, a+b+c > 0 임)
상기 방법은 리튬알루미늄하이드라이드(LiAlH4)를 사용하여 상기 (2)단계에서 수득한 유기실리콘 나노클러스터에 잔존하는 할로겐을 수소로 치환시키는 단계를 추가할 수 있다.
이하에서 상기 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.
(1) 전도성 유기물질에 알칼리금속 또는 알칼리 토금속을 치환시키는 단계
먼저 본 발명의 방법에 의해 유기 실리콘 나노클러스터를 제조하기 위해서 먼저 전도성 유기물질에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 치환시켰다. 전도성 유기물질로서는 상기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 유기물질이 바람직하나, 전도성이 있는 유기물이면 족하고 특별한 제한은 없다.
상기 단계에서 반응물질로는 전도성 물질이외에 알칼리금속 또는 알칼리 토금속을 함유하는 화합물이면 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명에 사용가능한 알칼리금속 또는 알칼리 토금속은 Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca 중에서 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 단계의 치환반응은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 상기 방법에 의해 전도성 유기물질과 금속이 이온결합을 형성한다.
(2) 전도성 유기물질을 실리콘클러스터에 치환시키는 단계
알칼리금속 또는 알칼리 토금속이 치환된 전도성 유기물질을 수득한 후에, 이를 실리콘클러스터에 반응시켜 전도성 유기물질이 치환된 실리콘 나노클러스터를 수득한다.
상기 단계에서는 먼저 할로겐화실란과 나트륨, 마그네슘 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 THF, 벤젠, 톨루엔 등의 용매에 용해한 후 치환반응시켜 실 리콘클러스터 용액을 수득하고, 이 용액과 앞에서 수득한 알칼리금속 또는 알칼리 토금속이 치환된 유기 전도성 물질을 혼합하여 반응시키면 실리콘 클러스터에 전도성 유기물질이 치환된다. 상기 반응은 이미 공지된 치환반응법을 이용하여 치환할 수 있다.
유기실리콘 나노클러스터에 잔존하는 할로겐등을 수소로 치환시키는 단계
상기 단계는 (2)단계에서 수득한 유기실리콘 나노클러스터의 산화방지를 위해 추가될 수 있다. 상기 단계는 (2)단계에서 수득한 유기실리콘 나노클러스터를 리튬알루미늄하이드라이드(LiAlH4)를 사용하여 환원시키는 단계이다. 리튬알루미늄하이드라이드(LiAlH4)는 강력한 환원제로서 (2)단계에서 수득한 유기실리콘 나노클러스터에 잔존하는 할로겐 등을 수소로 치환하여, 유기실리콘 나노클러스터가 산화되는 것을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
또 다른 양상에서 본 발명은
(1) 본 발명에 의한 유기 실리콘 나노클러스터를 유기용매에 용해시켜 기판위에 코팅하여 박막을 형성하는 단계;
(2) 상기 제 (1)단계에서 형성된 박막에 자외선 또는 열을 가하여 유기실리콘 나노클러스터 사이에 전도와이어(conducting wire)를 형성하는 단계를 포함하는 실리콘박막의 제조방법에 관계한다.
이하에서 본 발명에 의한 실리콘 박막의 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.
유기실리콘 나노클러스터 박막 형성 단계
본 발명에 의한 유기실리콘 나노클러스터를 유기용매에 용해시켜 기판 위에 코팅하여 박막을 형성하는 단계이다.
본 발명에 의한 유기실리콘 나노클러스터는 유기용매에 가용으로서, 상기 유기용매로는 탄화수소계, 알코올계, 에테르계, 방향족 용매 및 극성용매로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 유기실리콘 나노클러스터를 상기 유기용매에 0.1 내지 50wt%로 용해시켜 기판에 코팅할 수 있다.
상기 코팅방법은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 딥핑법(dipping), 및 잉크분사법으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
유기실리콘 나노클러스터 사이에 전도와이어(conducting wire)를 형성하는 단계
상기 전도와이어는 전도성 유기물질 상호 간의 화학결합, 분산력, 정전기적 인력, 수소결합 또는 이들의 혼합에 의해 형성될 수 있으며, 바람직하게는 유기실 리콘 나노실리콘 박막형성 후에는 형성된 박막에 자외선 또는 열을 가하여 유기 실리콘 나노클러스터의 전도성 유기물질들 사이의 반응에 의해 전도와이어를 형성시킨다. 더욱 바람직하게는 상기 전도성 유기물질의 말단 분자 사이의 축합반응에 의해 전도와이어를 형성하는 것이다. 상기 축합반응은 100 내지 500℃, 1분 내지 3시간 동안 반응시키거나, UV를 조사하여 반응시킬 수 있다.
본 발명에 의한 상기 유기실리콘 나노클러스터 사이에 형성된 전도와이어의 예를 하기 화학식 7로 나타내었으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
Figure 112007016112529-pat00007
도 1은 본 발명의 일구현예에 의한 실리콘 나노클러스터 사이의 전도성 물질 상호간의 분자간 인력에 의한 전도와이어(conducting wire)의 형성을 보여준다. 도 1에 의하면, 본 발명에 의한 유기실리콘 나노클러스터의 전도와이어로는 전도성 유기물질 상호간에 분산력, 정전기적 인력, 또는 수소결합에 의해 형성된다. 이와 같이 실리콘 나노클러스터 사이에 전도성 와이어가 형성되면 전자가 이를 통해 이 동할 수 있다.
도 2는 본 발명의 방법에 의한 실리콘 나노클러스터 사이의 전도성 물질 상호간의 화학결합에 의한 전도와이어의 형성을 보여준다. 도 2를 참고하면, 전도성 유기물질의 말단이 에티닐기(ethynyl)인 경우에 박막형성 후 UV 조사 또는 열을 가하면 에티닐기 상호간에 축합(condensation)반응이 일어나, 전도성 물질들이 화학결합하여 전도와이어를 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 실리콘 박막을 형성하는 전구체가 본원발명에 의한 유기실리콘 나노클러스터인 것에 관계한다.
본 발명에 의한 실리콘 박막은 상기 화학식 7로 표시되는 군에서 선택되는 전도와이어를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 박막은 액정디스플레이에 이용되는 박막 트랜지스터 혹은 태양전지 등에 이용할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
실시예 1
유기실리콘 나노클러스터의 제조
Figure 112007016112529-pat00008
6.0g(48mmol)의 디에티닐벤젠(Diethynylbenzene)을 40mL의 무수 THF에 녹여서 환류응축기를 장치한100mL 이목플라스크(2 neck-flask)에 넣은　후,　플라스크를 가열 맨틀(Heating mantle)에 올려놓고 자석막대를 넣어 교반을　시작하고, 교반용액에 1.6M의 노말 부틸 리튬(용매는 헥산) 33.26mL을 넣어 0.1mL/min의 속도로 서서히 적가하여 100℃, 2시간　동안 반응시켜 디에티닐벤젠에 리튬이온을 치환시켰다.
100ml 삼목 플라스크에 트리클로로실란(3.8g, 28.1mmol), Mg(1.9g, 78.2mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF)중에 용해시켜 0℃에서 4시간 동안 초음파발생기(Ultra Sonicator)를 이용하여 반응시켜 실리콘클러스터 용액을 수득하고, 이 후 감압하에 THF등의 용매를 제거하여 유기 실리콘 나노클러스터를 추출하여 황등색의 고체를 수득하여 삼각플라스크에 THF 40ml를 넣어 녹여 두고, 환류 응축기를 장치한 250mL 이목 플라스크(2neck flask)에 자석막대를 넣고 0.13g(7mmol)의 LiAlH4를 60mL THF에 녹인 후 황등색의 고체를 녹인 THF 용액을 서서히 적가하여 약15시간 정도 교반하였다. 반응이 끝난 후, THF를 비롯한 용매들을　제거하고 100mL의 무수 벤젠을 이용하여 플라스크에 있는 생성물 혼합물에서 황등색의 실리콘 나 노클러스터(3.1g)를 다시 수득하였다.
실리콘 박막의 제조
실시예 1에서 수득한 분말을 벤젠에 5wt% 녹이고 이 용액을 Si 웨이퍼 기판 위에서 500rpm으로 30초간 스핀 코팅하여 박막을 형성하였다. 이후 박막을 100℃, N2 분위기의 핫 플레이트에서 1분간 두어 박막 내 용매를 제거한 다음, UV 조사를 위해 200W Hg-Xe lamp를 10분간 조사하여 실리콘 클러스터 사이에 전도와이어가 형성된 실리콘 박막을 수득하였다.
실시예 2
상기 실시예 1의 박막 형성 후 UV 조사를 위해 200W Hg-Xe lamp를 10분간 조사하고 및 300℃에서 30분의 열처리 공정을 진행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 실리콘 클러스터 사이에 전도와이어가 형성된 실리콘 박막을 수득하였다.
비교예 1
상기 실시예 1의 박막형성 후에 UV조사나 열처리 공정을 수행하지 않은 상태의 실리콘 박막을 수득하였다.
도 3은 실리콘 클러스터 사이에 형성된 전도와이어(conducting wire)를 확인할 수 있는 적외선 스펙트럼도로서, 비교예 1과 달리 실시예 1 및 2에서는 탄소 삼중결합에 해당되는 ~3250 cm-1　의 피크가 작아지고, ~1700 cm-1　부근에서 날카로운 피크가 발생되므로 탄소 이중결합이 생성됨을 확인할 수 있다. 따라서, 전도성 유기물질의 말단인 에티닐기 사이에서 축합반응이 일어나 분자 간 전도와이어가 형성되었음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예에 대해서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
본 발명의 유기실리콘 나노클러스터는 전도성 유기물질을 포함하여 전도성을 띄고 유기용매에 용해될 수 있어 기상증착법에 의하지 않고 실리콘박막을 형성할 수 있으며, 또한 박막형성 후 유기물질을 제거하지 않아도 전기 전도성을 유지할 수 있으므로 이를 유기박막트랜지스터에 사용할 경우 제조비 저감 및 대면적화를 달성할 수 있다.

Claims (19)

  1. 실리콘클러스터에 전도성 유기물질이 치환되어 있는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터에 있어서, 상기 전도성 유기물질이 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되며,
    [화학식 1]
    Figure 112013103465591-pat00009
    [화학식 2]
    Figure 112013103465591-pat00010
    상기 화학식 1 내지 화학식 2에서, Ar은 탄소수 2개 내지 30개의 비치환 또는 치환 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기, 또는 탄소수 6내지 30개인 비치환 또는 치환 아릴기 또는 아릴렌기이고,
    a, b 및 c는 각각 0 내지 20이며, (단, a+b+c > 0 임)
    상기 헤테로 아릴렌기는 S, O, N 및 Se중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 포함할 수 있고, 및
    상기 헤테로아릴기, 헤테로아릴렌기, 아릴기 또는 아릴렌기는 히드록시기, 탄소수 1~20개의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 탄소수 1~20개의 알콕시알킬기, 탄소수 1~16개의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시 기 또는 F, Br, Cl, 및 I 중 하나 이상의 원소로 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유기실리콘 나노클러스터는 유기용매에 가용인 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 Ar이 하기 화학식 3으로 표시되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터.
    [화학식 3]
    Figure 112013103465591-pat00011
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 유기물질이 하기 화학식 4로 표시되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터.
    [화학식 4]
    Figure 112007016112529-pat00012
  7. (1) 하기 화학식 5 또는 6으로 표시되는 전도성 유기물질에 알칼리금속 또는 알칼리 토금속을 치환시키는 단계 ;
    (2) 전단계에서 수득한 알칼리금속 또는 알칼리 토금속이 치환된 전도성 유기물질과 실리콘클러스터를 반응시켜 전도성 유기물질을 실리콘클러스터에 치환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터의 제조방법.
    [화학식 5]
    Figure 112013103465591-pat00013
    [화학식 6]
    Figure 112013103465591-pat00014
    상기 화학식 5 내지 화학식 6에서, Ar은 탄소수 2개 내지 30개의 비치환 또는 치환 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기, 또는 탄소수 6내지 30개인 비치환 또는 치환 아릴기 또는 아릴렌기이고,
    a, b 및 c는 각각 0 내지 20이며,(단, a+b+c > 0 임)
    상기 헤테로 아릴렌기는 S, O, N 및 Se중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 포함할 수 있고, 및
    상기 헤테로아릴기, 헤테로아릴렌기, 아릴기 또는 아릴렌기는 히드록시기, 탄소수 1~20개의 선형, 분지형 또는 환형 알킬기, 탄소수 1~20개의 알콕시알킬기, 탄소수 1~16개의 선형, 분지형 또는 환형 알콕시 기 또는 F, Br, Cl, 및 I 중 하나 이상의 원소로 치환될 수 있다.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 방법은 리튬알루미늄하이드라이드(LiAlH4)를 사용하여 상기 (2)단계에서 수득한 유기실리콘 나노클러스터에 잔존하는 할로겐을 수소로 치환시키는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터의 제조 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 알칼리금속 또는 알칼리 토금속은 Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기실리콘 나노클러스터의 제조방법.
  10. (1) 제 1항 내지 제 2항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의한 유기실리콘 나노클러스터를 유기용매에 용해시켜 기판 위에 코팅하여 박막을 형성하는 단계;
    (2) 상기 제 (1)단계에서 형성된 박막에 자외선 또는 열을 가하여 유기실리콘 나노클러스터 사이에 전도와이어(conducting wire)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 박막의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 유기용매가 탄화수소계, 알코올계, 에테르계, 방향족 용매 및 극성용매로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기용매인 것을 특징으로 하는 실리콘 박막의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 유기실리콘 나노클러스터를 상기 유기용매에 0.1 내지 50wt%로 용해시킨 것을 특징으로 하는 실리콘 박막의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 방법은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 딥핑 법(dipping), 및 잉크분사법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 코팅방법에 의해서 기판에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 박막의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 전도와이어가 전도성 유기물질 상호 간의 화학결합, 분산력, 정전기적 인력, 수소결합 또는 이들의 혼합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 박막의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 화학결합이 제 (1)단계에서 형성된 박막에 100 내지 500℃의 온도로 1분 내지 3시간 동안 열을 가하거나, 자외선을 조사하여 축합반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 박막의 제조방법.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 유기실리콘 나노클러스터 사이에 형성된 전도와이어가 하기 화학식 7로 표시되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 실리콘박막의 제조방법.
    [화학식 7]
    Figure 112007016112529-pat00015
  17. 실리콘 박막을 형성하는 전구체가 상기 제 1항 내지 제 2항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의한 유기실리콘 나노클러스터인 것을 특징으로 하는 실리콘 박막.
  18. 하기 화학식으로 표시되는 군에서 선택될 수 있는 전도와이어를 포함하는 실리콘 박막.
    Figure 712014001933304-pat00020
  19. 제 18항의 실리콘 박막을 구비한 디스플레이 장치.
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