KR101523172B1 - Method for manufacturing metal-chalcogenides thin film and metal-chalcogenides thin film prepared thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법, 그에 의해 제조되는 금속-칼코게나이드 박막, 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a metal-chalcogenide thin film. More particularly, the present invention relates to a method for producing a metal-chalcogenide thin film, a metal-chalcogenide thin film produced thereby, and an electronic device including the same.
칼코게나이드(chalcogenide)는 적어도 하나의 칼코겐 이온[주기율표에서 16족(VIA) 원소, 예를 들어 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루르(Te)] 및 적어도 하나의 양전성(electropositive) 원소로 이루어진 화합물이다. Chalcogenide comprises at least one chalcogenide [element of Group 16 (VIA) in the periodic table, for example sulfur (S), selenium (Se) and tellurium (Te)] and at least one electropositive Element.
금속 칼코게나이드 물질은 칼코겐 이온 및 금속 원소로 이루어진 화합물로서 생물학적 마커(biological marker), 비선형 광학 물질, 발광 소자, 광검출기, 촉매, 화학적 센서 등으로서의 잠재적 응용으로 인해 심도 있는 연구의 대상이 되었다. 특히, 칼코게나이드 반도체는 지구상의 태양 스펙트럼 내에 잘 속하는 광학 밴드 갭들을 가지므로, 태양 전지와 같은 박막계 태양광 소자에서 광 흡수체로서 사용되어 전자-정공 쌍을 발생시키고 빛 에너지를 유용한 전기 에너지로 전환시킬 수 있다. 더욱 상세하게, 반도체성 칼코게나이드 박막들은 전형적으로 상기 소자에서 흡수층들로서 사용될 수 있다. 박막계 태양 전지 소자는 흡수층으로서 이러한 칼코게나이드 반도체 물질을 그대로, 또는 대안적으로는 다른 원소나 화합물, 그 중에서도 산화물, 질화물 및 탄화물과 같은 화합물과의 합금 형태로 이용할 수 있다.
Metal chalcogenide materials are compounds of chalcogenide and metal elements and have been subject to in-depth research due to their potential applications as biological markers, non-linear optical materials, light emitting devices, photodetectors, catalysts, chemical sensors, . In particular, chalcogenide semiconductors have optical bandgaps well within the solar spectrum of the earth, so they are used as light absorbers in thin-film solar devices such as solar cells to generate electron-hole pairs, Can be switched. More specifically, semiconductive chalcogenide thin films are typically used as absorbing layers in such devices. The thin film solar cell element can use such a chalcogenide semiconductor material as an absorption layer as it is, or alternatively, in the form of an alloy with other elements or compounds, particularly oxides, nitrides and carbides.
특허문헌 1에서는 칼코겐 원소를 포함하는 가용성의 클러스터 화합물(cluster compound)을 유기용매와 혼합하여 스핀코팅이나 딥코팅과 같은 용액공정으로 박막을 형성할 수 있는 칼코게나이드 박막의 제조방법에 대해 개시하고 있다. 그러나, 이러한 용액 공정에 의하면, 용액의 장기 안정성이 저하되는 문제를 안고 있어 실제 소자 제조 라인에 적용하기 어려운 단점이 있다. 또한, 미세패턴 형성에 어려움이 있기 때문에 가격적인 면이나 대면적화에 있어서 적합하지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 공정상 장기 안정성이 있고 미세패턴 형성이 용이하여 소자 제조 라인에 적용하기 쉽고, 가격적인 면이나 대면적화에 적합한 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공한다.
An aspect of the present invention provides a method for manufacturing a metal-chalcogenide thin film which is suitable for a cost-effective and large-sized, easy to apply to a device manufacturing line due to its long-term stability in process and easy formation of fine patterns.
본 발명의 다른 측면은 상기 방법에 의하여 제조되는, 대면적으로 패턴이 성장된 금속-칼코게나이드 박막을 제공한다.
Another aspect of the present invention provides a metal-chalcogenide thin film grown by patterning in a large area, which is produced by the above method.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 표면에 제1금속 박막을 구비한 기판을 준비하는 단계; 상기 제1금속 박막 상에 제2금속-함유 화합물을 공급하여 제1금속-제2금속의 합금층을 형성하는 단계; 상기 제1금속-제2금속의 합금층 상에 칼코겐 소스를 공급하는 단계; 및 상기 제2금속 및 상기 칼코겐 소스를 반응시켜 상기 제1금속 박막 상에 화학식 MaEb로 표시되는 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1금속과 상기 제2금속은 서로 상이한 것인 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공한다. (여기서, M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La, Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, 또는 Po 이고, E = S, Se, 또는 Te이고, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3 의 정수임.)
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate having a first metal thin film on a surface thereof; Providing a second metal-containing compound on the first metal thin film to form an alloy layer of the first metal and the second metal; Supplying a chalcogen source onto the alloy layer of the first metal-second metal; And forming a second metal-chalcogenide thin film represented by the formula M a E b on the first metal thin film by reacting the second metal and the chalcogen source, And the second metal are different from each other. (Where M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, E, S, Se, or Te, and a and b are each independently an integer of 1 to 3), Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb or Po.
본 발명의 다른 측면은, 상기 방법에 의하여 제조되는, 금속-칼코게나이드 박막을 제공한다.
Another aspect of the present invention provides a metal-chalcogenide thin film produced by the above method.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 금속-칼코게나이드 박막을 포함하는 전자 소자를 제공한다.
Another aspect of the present invention provides an electronic device comprising the metal-chalcogenide thin film.
본 발명에 의하면, 공정상 안정적으로 비교적 저렴한 비용을 통하여 대면적으로 원하는 패턴이 형성된 금속-칼코게나이드 박막을 제조할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to produce a metal-chalcogenide thin film in which desired patterns are formed in a large area stably at a relatively low cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴이 형성된 금 박막(a)과 동일한 형태와 크기의 패턴으로 성장하여 전사한 이황화 몰리브덴 박막(b)을 나타내는 광학 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 이황화 몰리브덴 박막의 라만 분광법 분광도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금(Au)-몰리브덴(Mo) 합금 형성 확인을 위한 엑스선 분광법 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화규소 기판 상에 형성된 이황화 텅스텐 박막의 광학현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 이황화 텅스텐 박막의 라만 분광법 분광도이다.1 is a flow chart illustrating a method for fabricating a metal-chalcogenide thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is an optical microscope photograph showing a molybdenum disulfide thin film (b) grown and transferred in the same pattern and shape as a gold thin film (a) having a pattern formed according to an embodiment of the present invention.
3 is a Raman spectroscopic spectroscopic view of a molybdenum disulfide thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a result of X-ray spectroscopic analysis for confirming formation of a gold (Au) -molybdenum (Mo) alloy according to an embodiment of the present invention.
5 is an optical microscope image of a tungsten disulfide thin film formed on a silicon oxide substrate according to an embodiment of the present invention.
6 is a Raman spectroscopic spectroscopy diagram of a tungsten disulfide thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
As used herein, terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법을 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a metal-chalcogenide thin film of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 제1금속과 제2금속과의 합금 형성을 이용하며, 제2금속과 칼코겐 소스를 반응시켜 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성함과 동시에, 상기 제1금속 박막이 가진 패턴을 따라 제2금속-칼코게나이드 박막이 형성하는 원리를 이용하거나 상기 제1금속의 촉매기능을 이용하는 것에 관한 것이다.
The present invention uses an alloy of a first metal and a second metal to form a second metal-chalcogenide thin film by reacting a second metal with a chalcogen source, To the use of the catalytic function of the first metal or to the principle of forming the second metal-chalcogenide thin film along the second metal-chalcogenide film.
본 발명의 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법은 표면에 제1금속 박막을 구비한 기판을 준비하는 단계; 상기 제1금속 박막 상에 제2금속-함유 화합물을 공급하여 제1금속-제2금속의 합금층을 형성하는 단계; 상기 제1금속-제2금속의 합금층 상에 칼코겐 소스를 공급하는 단계; 및 상기 제2금속 및 상기 칼코겐 소스를 반응시켜 상기 제1금속 박막 상에 화학식 MaEb로 표시되는 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 제1금속과 상기 제2금속은 서로 상이한 것일 수 있다. (여기서, M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La, Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, 또는 Po 이고, E = S, Se, 또는 Te이고, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3 의 정수임.)
A method of manufacturing a metal-chalcogenide thin film of the present invention includes: preparing a substrate having a first metal thin film on a surface thereof; Providing a second metal-containing compound on the first metal thin film to form an alloy layer of the first metal and the second metal; Supplying a chalcogen source onto the alloy layer of the first metal-second metal; And reacting the second metal and the chalcogen source to form a second metal-chalcogenide thin film represented by the formula M a E b on the first metal thin film. Further, the first metal and the second metal may be different from each other. (Where M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, E, S, Se, or Te, and a and b are each independently an integer of 1 to 3), Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb or Po.
상기 제1금속은 전이금속일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Tl, Pb, Bi, Po 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 금속의 조합들이란 이들 금속의 합금형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The first metal may be a transition metal, but is not limited thereto. For example, the first metal may be selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, , Sn, Sb, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Tl, Pb, Bi, Po and combinations thereof. The combinations of these metals may be in the form of alloys of these metals, but are not limited thereto.
상기 제2금속은 전이금속일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Tl, Pb, Bi, Po 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 금속의 조합들이란 이들 금속의 합금형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The second metal may be but is not limited to a transition metal. For example, the second metal may be selected from Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, , Sn, Sb, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Tl, Pb, Bi, Po and combinations thereof. The combinations of these metals may be in the form of alloys of these metals, but are not limited thereto.
다만, 상기 제1금속과 제2금속은 상이한 것일 수 있다.
However, the first metal and the second metal may be different.
상기 제조방법을 좀 더 자세히 살펴보기로 한다. 이해의 편이를 위하여 상기 제1금속으로는 금(Au)을, 상기 제2금속으로는 몰리브덴(Mo)을 일례로 들어 이를 중심으로 하여 본 발명을 설명하고자 한다.
The above manufacturing method will be described in more detail. For better understanding, the first metal is gold (Au), and the second metal is molybdenum (Mo).
먼저, 표면에 제1금속 박막을 구비한 기판을 준비한다. (S110)First, a substrate having a first metal thin film on its surface is prepared. (S110)
본 발명에서 사용할 수 있는 기판으로는 그 표면에 제1금속 박막이 형성될 수 있고 후술하는 합금공정에서의 열처리 온도에서도 안정성을 유지할 수 있는 것이라면 그 종류를 한정하지 않는다. 구체적으로, Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, ITO, 유리, 석영(Quartz), 사파이어, 운모, 그래파이트, 그래핀 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있다.
The substrate usable in the present invention is not limited as long as the first metal thin film can be formed on the surface thereof and the stability can be maintained even at the heat treatment temperature in the alloying process described later. Specifically, Si, SiO 2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al 2 O 3, LiAlO 3, MgO, ITO, glass, quartz (Quartz), sapphire, mica, graphite, graphene, and And combinations thereof.
상기 제1금속으로는 금(Au)을, 상기 제2금속으로는 몰리브덴(Mo)을 사용한 경우를 예로 들면, 금(Au)과 몰리브덴(Mo)은 비혼합성(immiscible)으로, 일정 농도 이상에서는 금과 몰리브덴의 상이 서로 분리되는 열역학적 불안정성이 있다. 이러한 열역학적 불안정성이 재료의 표면에서는 완화되어 금 박막 내부에는 몰리브덴의 함량이 매우 낮은 반면 금 박막 표면에서는 몰리브덴이 표면합금을 형성한다. 이러한 표면합금은 그 두께가 원자 수준으로 얇아 본 발명에서 제조하고자 하는 몰리브덴(Mo)-칼코게나이드 박막의 전구체로 적합하다. Gold (Au) is used as the first metal and molybdenum (Mo) is used as the second metal. Gold (Au) and molybdenum (Mo) are immiscible, There is a thermodynamic instability in which gold and molybdenum phases are separated from each other. This thermodynamic instability is alleviated at the surface of the material, so that the content of molybdenum is very low in the inside of the gold film, whereas the surface alloy of molybdenum is formed at the surface of the gold film. Such a surface alloy is thin as an atomic level and is suitable as a precursor of a molybdenum (Mo) -chalcogenide thin film to be produced in the present invention.
그러나 상기 제1금속과 상기 제2금속의 조합은 표면합금을 형성하는 비혼합성 금속 조합에만 한정하는 것은 아니다
However, the combination of the first metal and the second metal is not limited to the non-mixed metal combination forming the surface alloy
상기 제1금속 박막은 상기 기판 상에 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 유기금속 화학증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD), 스퍼터링 (sputtering), 전자빔 진공증착법(electron beam evaporization), 가열식 진공증착법(thermal evaporization), 펄스 레이저 진공증착법(pulsed laser deposition), 분자빔 증착법(molecular beam epitaxy), 화학빔 진공증착법(chemical beam evaporization), 또는 수열합성법(hydrothermal synthesis)을 이용하여 증착되거나, 도금 공정에 의하여 피막으로 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The first metal thin film may be formed on the substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a sputtering method, an electron beam evaporation method, Or may be deposited using thermal evaporation, pulsed laser deposition, molecular beam epitaxy, chemical beam evaporation, or hydrothermal synthesis, But it is not limited thereto.
특히, 상기 제1금속 박막은 상기 기판의 표면에 패턴으로 형성된 것일 수 있다. 상기 패턴은 일정한 무늬와 크기를 가진 것일 수 있으며, 패턴 형성 과정에서 그 무늬와 크기의 조절이 가능하다. 상기 패턴은 포토리소그래피, 섀도우 마스킹, 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 소프트-리소그래피(softlithography), 레이저-유도식 포워드 트랜스퍼(laser-induced forward transfer)(LIFT), 레이저 프린팅, 홀로그래픽 방식 등의 공지의 방법에 의하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In particular, the first metal thin film may be formed in a pattern on the surface of the substrate. The pattern may have a certain pattern and size, and the pattern and size of the pattern may be adjusted during pattern formation. The pattern may be formed by any suitable method, such as photolithography, shadow masking, ink-jet printing, soft-lithography, laser-induced forward transfer (LIFT), laser printing, But the present invention is not limited thereto.
예를 들어, 포토리소그래피 공정을 통하여 패턴이 형성되는 경우, 기판 상에 스퍼터링에 의해 제1금속에 해당하는 금(Au)을 소정의 두께로 퇴적하고, 포토레지스트를 도포하며, 포토레지스트에 소정의 마스크패턴으로 패턴을 노광하고, 노광된 패턴을 현상한 후, 에칭을 행하며, 남은 포토레지스트를 박리하여 제1금속 박막에 해당하는 금(Au) 박막을 준비할 수 있다.
For example, when a pattern is formed through a photolithography process, gold (Au) corresponding to the first metal is deposited on the substrate to a predetermined thickness by sputtering, a photoresist is applied, A gold (Au) thin film corresponding to the first metal thin film can be prepared by exposing a pattern with a mask pattern, developing the exposed pattern, etching, and removing the remaining photoresist.
상기 제1금속 박막 상에 제2금속-함유 화합물을 공급하여 제1금속-제2금속의 합금층을 형성한다. (S120)The second metal-containing compound is supplied onto the first metal thin film to form an alloy layer of the first metal and the second metal. (S120)
상기 제2금속-함유 화합물은 제2금속의 유기화합물, 제2금속의 염화물, 제2금속의 브롬화물, 제2금속의 아이오딘화물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The second metal-containing compound may comprise an organic compound of a second metal, a chloride of a second metal, a bromide of a second metal, an iodide of a second metal, and combinations thereof. But is not limited thereto.
예를 들어, 제2금속-함유 화합물이 몰리브덴(Mo)-함유 화합물인 경우, 몰리브덴(Mo)의 유기화합물, 몰리브덴(Mo)의 염화물, 몰리브덴(Mo)의 브롬화물, 몰리브덴(Mo)의 아이오딘화물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, when the second metal-containing compound is a molybdenum (Mo) -containing compound, an organic compound of molybdenum (Mo), a chloride of molybdenum (Mo), a bromide of molybdenum (Mo) But are not limited to, those selected from the group consisting of aldehyde, aldehyde, aldehyde, aldehyde, and the like.
그 이유는, 몰리브덴(Mo)과 지나치게 친화성이 강한 원소(예를 들어, 산소 등)가 상기 몰리브덴(Mo)-함유 화합물에 포함되면 이후 형성되는 제1금속인 금(Au)과의 표면합금 형성을 방해하기 때문이다. 따라서, 몰리브덴(Mo)과 강하게 결합하지 않는 할로겐 원소, 탄소 등의 원소가 포함되어 있는 화합물인 것이 바람직하다.The reason for this is that when an element (e.g., oxygen) having an excessively high affinity with molybdenum (Mo) is included in the molybdenum (Mo) -containing compound, the surface alloy with gold (Au) Because it interferes with the formation. Therefore, it is preferable to be a compound containing an element such as a halogen element or carbon which is not strongly bonded to molybdenum (Mo).
상기 몰리브덴(Mo)-함유 화합물의 구체적인 예로는, 몰리브덴 헥사카보닐(Molybdenum Hexacarbonyl), 몰리브덴 펜타클로라이드(Molybdenum Pentachloride) 등을 들 수 있다.
Specific examples of the molybdenum (Mo) -containing compound include molybdenum hexacarbonyl, molybdenum pentachloride and the like.
상기 금(Au) 박막 상에 몰리브덴(Mo)-함유 화합물을 증기 형태로 공급하면서 상압 하에서 온도 250℃ ~ 350℃를 유지하면, 금(Au)과 몰리브덴 증기가 서로 반응하여 상기 금(Au) 박막의 표면에 몰리브덴(Mo)과의 표면합금층이 형성된다. 이 표면합금은 금 표면에 몰리브덴 원자가 균일하게 배열된 상태이다. 일반적인 합금이 두 금속이 단순히 균일하게 섞여있는 상태를 의미하는 것인 반면, 이러한 표면합금은 금(Au) 박막의 표면의 금 원자 사이에서 몰리브덴 원자가 원자 수준으로 얇은 층을 이루는 것을 의미한다.When the molybdenum (Mo) -containing compound is supplied in vapor form onto the gold (Au) thin film and the temperature is maintained at 250 ° C to 350 ° C under atmospheric pressure, gold (Au) and molybdenum vapor react with each other, A surface alloy layer of molybdenum (Mo) is formed on the surface of the substrate. In this surface alloy, molybdenum atoms are uniformly arranged on the gold surface. This surface alloy means that a molybdenum atom forms a thin atomic layer between the gold atoms on the surface of the gold (Au) film, whereas a general alloy means that the two metals are simply uniformly mixed.
이때, 공급되는 몰리브덴(Mo)-함유 화합물의 결정이나 분말에 열을 가하여 승화시키는 방식으로 몰리브덴(Mo)-함유 화합물의 증기를 준비할 수 있으며, 증기로 전환시키기 위한 열은 25 ~ 150℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 준비된 증기의 공급압력은 0.001 ~ 1 atm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, the vapor of the molybdenum (Mo) -containing compound can be prepared by heating and heating the supplied molybdenum (Mo) -containing compound crystals or powders, and the heat for converting into steam is maintained at 25 to 150 ° C But is not limited thereto. Also, the supply pressure of the prepared steam may be from 0.001 to 1 atm, but is not limited thereto.
상기 제1금속-제2금속의 합금층은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 열증착(thermal evaporation) 방법, 이온클러스터빔(ion cluster beam), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition; PLD) 방법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The alloy layer of the first metal and the second metal may be formed by a sputtering method, an E-beam evaporator method, a thermal evaporation method, an ion cluster beam, a pulsed laser deposition PLD) method, and combinations thereof, but is not limited thereto.
따라서, 상기 제1금속 박막이 일정한 패턴으로 형성되어 있으면 그에 따라 제1금속 박막에서만 선택적으로 균일하게 제2금속과의 합금이 형성되어 동일한 패턴의 합금층이 형성될 수 있다. 합금층의 두께는 반응 온도와 시간을 통하여 조절 가능하다. 제1금속이 금(Au)이고 제2금속이 몰리브덴(Mo)인 경우, 통상적으로 0 ~ 1 nm의 두께까지 형성하는 것이 가능하며, 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 nm의 두께로 형성하는 것이 이황화몰리브덴(MoS2) 원자층 성장 측면에서 유리하다.
Accordingly, if the first metal thin film is formed in a predetermined pattern, an alloy with the second metal can be selectively formed selectively only in the first metal thin film, so that an alloy layer having the same pattern can be formed. The thickness of the alloy layer is adjustable through the reaction temperature and time. In the case where the first metal is gold (Au) and the second metal is molybdenum (Mo), it is usually possible to form it to a thickness of 0 to 1 nm, preferably 0.1 to 0.5 nm, in molybdenum disulfide (MoS 2 ) atom layer growth.
연이어, 상기 제1금속-제2금속의 합금층 상에 칼코겐 소스를 공급한다. (S130) Subsequently, a chalcogen source is supplied on the alloy layer of the first metal-second metal. (S130)
이때, 상기 합금 공정에서와 동일한 온도를 유지하면서, 칼코겐 소스를 공급할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 통상적으로, 칼코겐이란 주기율표에서 16족(VIA) 원소, 예를 들어 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루르(Te)을 일컫는다. 상기 칼코겐 소스란 칼코겐을 공급해 주는 근원이 되는 물질로서, 예를 들어, S, Se, Te, H2S, H2Se, H2Te, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 칼코겐 소스는 기체 형태로 공급될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
At this time, the chalcogen source may be supplied while maintaining the same temperature as in the alloy process, but the present invention is not limited thereto. Typically, chalcogen refers to elements of group 16 (VIA) such as sulfur (S), selenium (Se) and tellurium (Te) in the periodic table. The chalcogen source is a substance which is a source for supplying chalcogen and is selected from the group consisting of, for example, S, Se, Te, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, But are not limited thereto. The chalcogen source may be supplied in a gaseous form, but is not limited thereto.
상기 제2금속 및 상기 칼코겐 소스를 반응시켜 상기 제1금속 박막 상에 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성한다. (S140)The second metal and the chalcogen source are reacted to form a second metal-chalcogenide thin film on the first metal thin film. (S140)
공급된 칼코겐 소스를 상기 제1금속-제2금속의 합금층과 접촉시키면 상기 합금층의 표면에 존재하는 제2금속과 상기 칼코겐 소스가 반응하여 제2금속-칼코게나이드 박막이 제1금속 박막 위에 형성된다. 이때, 상기 제1금속 박막이 패턴으로 형성되어 있으면, 상기 패턴을 따라, 동일한 무늬와 크기의 패턴을 가진 제2금속-칼코게나이드 박막이 합성될 수 있다.When the supplied chalcogen source is brought into contact with the alloy layer of the first metal-second metal, the second metal present on the surface of the alloy layer reacts with the chalcogen source and the second metal- Is formed on the metal thin film. At this time, if the first metal thin film is formed as a pattern, a second metal-chalcogenide thin film having a pattern of the same pattern and size may be synthesized along the pattern.
일반적으로 칼코게나이드란 설파이드(sulfide), 셀렌나이드(selenide) 및 텔루라이드(telluride)를 지칭하는 것으로 이해할 수 있다.
Generally, chalcogenide is understood to refer to sulfide, selenide and telluride.
구체적으로 상기 제2금속-칼코게나이드 박막은 하기 화학식 1으로 표시될 수 있다.Specifically, the second metal-chalcogenide thin film may be represented by the following chemical formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
MaEb M a E b
(상기 식 중, M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La, Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, 또는 Po 이고, E = S, Se, 또는 Te이고, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3 의 정수임.)
(M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La E, S, Se, or Te, and a and b are each independently an integer of 1 to 3), Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb or Po.
또한, 상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 과정은 불활성 가스 또는 희가스 분위기 하에서 수행될 수 있다. 상기 불활성 가스 또는 희가스는 이산화탄소(CO2), 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 라돈(Rn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In addition, the process of forming the second metal-chalcogenide thin film may be performed under an inert gas or a rare gas atmosphere. The inert gas or the rare gas may be at least one selected from the group consisting of CO 2 , N 2 , He, Ne, Ar, Krypton, Xe, But is not limited thereto.
상기 제1금속-제2금속의 합금층 상에 칼코겐 소스를 공급하고, 상기 제2금속 및 상기 칼코겐 소스를 반응시켜 상기 제1금속 박막 상에 상기 화학식 1로 표시되는 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계는 단수 또는 복수 회 수행할 수 있다. 결과적으로, 제1금속 박막 상에 형성되는 제2금속-칼코게나이드 박막은 단층 또는 복수층이 적층된 형태일 수 있다. Supplying a chalcogen source onto the alloy layer of the first metal and the second metal, reacting the second metal and the chalcogen source to form a second metal-knife on the first metal thin film, The step of forming the cogenerated thin film may be carried out singly or plural times. As a result, the second metal-chalcogenide thin film formed on the first metal thin film may be a single layer or a laminated structure of a plurality of layers.
제2금속-칼코게나이드 박막이 단층인 경우 그 두께는 0.6 nm, 바람직하게는 0.5 ~ 2 nm이다. 복수층인 경우 최대 4 층까지 적층할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
When the second metal-chalcogenide thin film is a single layer, its thickness is 0.6 nm, preferably 0.5 to 2 nm. In the case of a plurality of layers, a maximum of four layers can be laminated, but the present invention is not limited thereto.
추가적으로, 상기 기판 및 상기 제1금속 박막을 제거하여 제2금속-칼코게나이드 박막을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. (S150)In addition, the method may further include separating the second metal-chalcogenide thin film by removing the substrate and the first metal thin film. (S150)
상기 제1금속 박막은 습식 또는 건식 식각 등의 에칭 방법에 의하여 제거 가능하다. 예를 들어, RIE(reactive ion etching), ICP-RIE(inductively coupled plasma RIE), ECR-RIE(electron cyclotron resonance RIE), RIBE(reactive ion beam etching) 또는 CAIBE(chemical assistant ion beam etching)와 같은 에칭 장치를 이용한 건식에칭; KOH(potassium hydroxide), TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide), EDP(ethylene diamine pyrocatechol), BOE(burrered oxide etch), FeCl3, Fe(NO3)3, HF, H2SO4, HNO3, HPO4, HCL, NaF, KF, NH4F, AlF3, NaHF2, KHF2, NH4HF2, HBF4 및 NH4BF4와 같은 에천트를 이용한 습식 에칭; 또는 산화막 식각제를 이용한 화학기계적 연마 공정;을 실시하여 제거할 수 있다.
The first metal thin film may be removed by an etching method such as wet etching or dry etching. For example, etching such as reactive ion etching (RIE), inductively coupled plasma RIE (ICP-RIE), electron cyclotron resonance (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), or chemical assistant ion beam etching (CAIBE) Dry Etching with Device; KOH (potassium hydroxide), TMAH ( tetra methyl ammonium hydroxide), EDP (ethylene diamine pyrocatechol), (burrered oxide etch) BOE, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, HF,
습식 식각의 경우, 식각 용액으로 처리하여 녹여냄으로써 상기 제1금속 박막을 제거하고 상기 기판으로부터 제2금속-칼코게나이드 박막을 분리할 수 있다. 상기 식각 용액의 예로는 인산, 질산, 초산, 옥살산, 염산, 불산 등의 산을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 요오드화 칼륨(potassium iodide) 및 요오드(iodine)의 혼합물을 사용할 수도 있다. 즉 요오드화 칼륨(potassium iodide) 및 요오드(iodine)을 중량비 2:1으로 용매 증류수에 혼합하여 식각 용액을 제조할 수 있으나, 비율이 그에 제한되는 것은 아니다.
In the case of wet etching, the second metal-chalcogenide thin film can be separated from the substrate by removing the first metal thin film by dissolving the metal thin film by treating with an etching solution. Examples of the etching solution include, but are not limited to, one or more acids such as phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, oxalic acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. A mixture of potassium iodide and iodine may also be used. That is, the etching solution can be prepared by mixing potassium iodide and iodine in distilled water at a weight ratio of 2: 1, but the ratio is not limited thereto.
또한, 상기 제1금속 박막을 식각 용액으로 처리하기에 앞서 NaOH, KOH 등의 염기성 용액에 기판/제1금속 박막/제2금속-칼코게나이드 박막의 결합체를 침지하는 공정을 추가함으로써 상기 기판을 제거하는 작업을 수월하게 할 수도 있다.
Further, before the first metal thin film is treated with the etching solution, a step of immersing the substrate / first metal thin film / second metal-chalcogenide thin film combination in a basic solution such as NaOH or KOH is added, It may be easier to remove.
또한, 상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계 이후 상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 분리하는 단계 이전에 상기 제2금속-칼코게나이드 박막 상에 폴리머 지지층을 형성하는 단계를 추가할 수도 있다.Further, a step of forming a polymer supporting layer on the second metal-chalcogenide thin film before the step of separating the second metal-chalcogenide thin film after the step of forming the second metal- You may.
이는 상기 제2금속-칼코게나이드 박막의 두께가 매우 얇아서 식각 공정에서 손상되기 쉬운 특성이 있으므로 이러한 현상을 방지하기 위함이다.
This is because the thickness of the second metal-chalcogenide thin film is very thin and is easily damaged in the etching process.
상기 폴리머 지지층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxanes; PDMS), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol; PVA), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 벤질메타-아크릴레이트(benzylmetha-acrylate), 열박리 테이프, UV 박리 테이프 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The polymer support layer may be formed of a material such as polymethylmethacrylate (PMMA), polydimethylsiloxanes (PDMS), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate (PC) , Polytetrafluoroethylene (PTFE), benzylmetha-acrylate, a thermal peeling tape, a UV peeling tape, and combinations thereof, but is not limited thereto no.
또한, 상기 폴리머 지지층은 스핀 코팅법, 롤(roll) 코팅법, 바(bar) 코팅법, 슬롯-다이 코팅법, 스프레이 코팅법, 플로(flow) 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 노즐 프린팅법, 딥 코팅법, 테이프 캐스팅법, 스크린 프린팅법, 패드(pad) 프린팅법, 닥터 블레이드 코팅법, 그래비어 프린팅법, 그래비어 오프셋 프린팅법, 드롭 드라잉법, 또는 랭뮈어-블로제트(Langmuir-Blogett)법에 의하여 상기 제2금속-칼코게나이드 박막 상에 도포될 수 있다.
The polymer support layer may be formed by a method such as spin coating, roll coating, bar coating, slot-die coating, spray coating, flow coating, inkjet printing, A coating method, a tape casting method, a screen printing method, a pad printing method, a doctor blade coating method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, a drop drawing method, or a Langmuir- On the second metal-chalcogenide thin film.
상기 분리된 제2금속-칼코게나이드 박막 또는 폴리머 지지층이 부착된 제2금속-칼코게나이드 박막은 증류수로 처리하여 식각 용액을 제거할 수 있다.
The separated second metal-chalcogenide thin film or the second metal-chalcogenide thin film having the polymer supporting layer may be treated with distilled water to remove the etching solution.
추가적으로 상기 분리된 제2금속-칼코게나이드 박막을 전사 대상 기재에 전사하는 공정을 더 포함할 수 있다. (S160)
And further transferring the separated second metal-chalcogenide thin film to a transfer target substrate. (S160)
상기 전사 대상 기재는 유리, 석영, 사파이어, SiC, MgO, 플라스틱, 세라믹, 고무, 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The transfer target substrate may include, but is not limited to, glass, quartz, sapphire, SiC, MgO, plastic, ceramic, rubber, metal and combinations thereof.
폴리머 지지층이 부착된 상태로 제2금속-칼코게나이드 박막이 분리된 경우에는 그 상태대로 전사 대상 기재에 전사한다. 이후, 폴리머 지지층을 아세톤 등으로 녹여내어 제거한다.
When the second metal-chalcogenide thin film is separated in the state that the polymer supporting layer is adhered, it is transferred to the substrate to be transferred in this state. Then, the polymer support layer is dissolved and removed with acetone.
이와 같이 제조된 단층 또는 복수층의 금속-칼코게나이드 박막은 전자 소자에 포함되어 활용될 수 있으며, 예를 들어, 전계효과 트랜지스터, 박막 트랜지스터, 광학 센서, 발광소자, 광검출기, 광자기 메모리 소자, 광촉매, 평면 디스플레이, 플렉서블 소자, 태양전지, EL(electroluminescence) 소자, PL(photoluminescence) 소자, CL(Cathodeluminescence) 소자 등 다양한 응용분야에 적용될 수 있다. 특히, 태양 전지와 같은 박막계 태양광 소자에서 광 흡수체로서 사용되어 전자-정공 쌍을 발생시키고 빛 에너지를 유용한 전기 에너지로 전환시킬 수 있다. 더욱 상세하게, 반도체성 칼코게나이드 박막들은 전형적으로 상기 소자에서 흡수층들로서 사용될 수 있다. 박막계 태양 전지 소자는 흡수층으로서 이러한 칼코게나이드 반도체 물질을 그대로, 또는 대안적으로는 다른 원소나 화합물, 그 중에서도 산화물, 질화물 및 탄화물과 같은 화합물과의 합금 형태로 이용할 수 있다.
The single-layer or multi-layer metal-chalcogenide thin film thus manufactured can be utilized in electronic devices, for example, a field effect transistor, a thin film transistor, an optical sensor, a light emitting element, a photodetector, , A photocatalyst, a flat panel display, a flexible device, a solar cell, an electroluminescence (EL) device, a photoluminescence (PL) device and a CL (cathodeluminescence) device. In particular, it can be used as a light absorber in thin-film solar cells, such as solar cells, to generate electron-hole pairs and convert light energy into useful electrical energy. More specifically, semiconductive chalcogenide thin films are typically used as absorbing layers in such devices. The thin film solar cell element can use such a chalcogenide semiconductor material as an absorption layer as it is, or alternatively, in the form of an alloy with other elements or compounds, particularly oxides, nitrides and carbides.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.
[실시예][Example]
제조예1: 이황화몰리브덴 박막의 제조Preparation Example 1: Preparation of molybdenum disulfide thin film
Si 기판 위에 형성된 50nm 두께의 금 박막 위에 증기압 0.1 atm로 유지하면서 몰리브덴 헥사카보닐 증기를 주입하여 300℃에서 30분간 반응시켰다. 연이어, 같은 온도에서 30분간 황화수소를 공급하여 반응을 진행시켰더니 이황화몰리브덴 박막이 상기 금 박막 위에 생성되었다. Molybdenum hexacarbonyl vapor was injected onto the gold thin film of 50 nm thickness formed on the Si substrate while maintaining the vapor pressure at 0.1 atm and reacted at 300 ° C for 30 minutes. Subsequently, hydrogen sulfide was supplied at the same temperature for 30 minutes to carry out the reaction, and a molybdenum disulfide thin film was formed on the gold thin film.
이후, 요오드화 칼륨 및 요오드의 혼합물(용매: 물)로써 처리하여 이황화몰리브덴 박막을 선택적으로 분리시켰다. 이때 이황화몰리브덴 박막의 두께는 1.5 nm이었다.Thereafter, the mixture was treated with a mixture of potassium iodide and iodine (solvent: water) to selectively separate the molybdenum disulfide thin film. At this time, the thickness of the molybdenum disulfide thin film was 1.5 nm.
이후 박막을 증류수 위에 띄워 불순물을 제거하고, 이를 유리 기판으로 건져 내어 옮긴 후 60℃로 30분 간 가열하여 박막과 기판을 붙였다.
Then, the thin film was floated on the distilled water to remove the impurities, and the thin film was taken out to the glass substrate and heated at 60 ° C for 30 minutes to adhere the thin film and the substrate.
도 2에 패턴이 형성된 금 박막(a)과 동일한 형태와 크기의 패턴으로 성장하여 전사한 이황화 몰리브덴 박막(b)을 나타내는 광학 현미경 사진을 첨부하였다. 2 is an optical microscope photograph showing a molybdenum disulfide thin film (b) grown and transferred in the same pattern and shape as the gold thin film (a) having the pattern formed thereon.
도 3에 상기 이황화 몰리브덴 박막의 분광학적 특징을 나타내는 라만 분광법 분광도를 첨부하였다.
FIG. 3 is a Raman spectroscopy diagram showing spectroscopic characteristics of the molybdenum disulfide thin film.
제조예2: 이황화텅스텐 박막의 제조Preparation Example 2: Preparation of tungsten disulfide thin film
SiO2 기판 위에 형성된 50nm 두께의 금 박막 위에 증기압 0.1 atm로 유지하면서 텅스텐 헥사카보닐 증기를 주입하여 300℃에서 30분간 반응시켰다. 연이어, 같은 온도에서 30분간 황화수소를 공급하여 반응을 진행시켰더니 이황화텅스텐 박막이 상기 금 박막 위에 생성되었다. Tungsten hexacarbonyl vapor was injected onto the gold thin film of 50 nm thick formed on the SiO 2 substrate while maintaining the vapor pressure at 0.1 atm and reacted at 300 ° C for 30 minutes. Subsequently, hydrogen sulfide was supplied at the same temperature for 30 minutes to carry out the reaction, and a tungsten disulfide thin film was formed on the gold thin film.
이후, 요오드화 칼륨 및 요오드의 혼합물(용매: 물)로써 처리하여 이황화텅스텐 박막을 선택적으로 분리시켰다. Thereafter, the mixture was treated with a mixture of potassium iodide and iodine (solvent: water) to selectively separate the tungsten disulfide thin film.
이후 박막을 증류수 위에 띄워 불순물을 제거하고, 이를 유리 기판으로 건져 내어 옮긴 후 60℃로 30분 간 가열하여 박막과 기판을 붙였다.
Then, the thin film was floated on the distilled water to remove the impurities, and the thin film was taken out to the glass substrate and heated at 60 ° C for 30 minutes to adhere the thin film and the substrate.
도 5에 산화규소 기판 상에 형성된 이황화 텅스텐 박막의 광학현미경 사진을 첨부하였다. 제조된 생성물이 박막 형태를 가지며, 넓은 면적으로 형성됨을 확인할 수 있다.FIG. 5 is an optical microscope photograph of a tungsten disulfide thin film formed on a silicon oxide substrate. It can be confirmed that the produced product has a thin film form and has a large area.
도 6에 제조된 이황화 텅스텐 박막의 라만 분광법 분광도를 첨부하였다. 형성된 이황화 몰리브덴이 수 층 이내로 매우 얇은 것을 확인할 수 있다.
The Raman spectroscopic spectroscopy of the tungsten disulfide thin film prepared in FIG. 6 is attached. It can be confirmed that the formed molybdenum disulfide is very thin within several layers.
시험예1: 몰리브덴 합금 형성 확인Test Example 1: Confirmation of formation of molybdenum alloy
Si 기판 위에 형성된 50nm 두께의 금 박막 위에 증기압 0.1 atm로 유지하면서 몰리브덴 헥사카보닐 증기를 주입하여 300℃에서 30분간 반응시킨 후 이를 엑스선 분광법으로 분석하였더니, 합금 형성으로 인한 몰리브덴과 금 사이의 전자 주고 받음이 확인되었다. 이는 도 4를 통해 확인할 수 있다.
Molybdenum hexacarbonyl vapor was injected onto a gold thin film of 50 nm thick formed on a Si substrate while maintaining the vapor pressure at 0.1 atm. The reaction was conducted at 300 ° C for 30 minutes and analyzed by X-ray spectroscopy. As a result, Exchange was confirmed. This can be confirmed from FIG.
Claims (19)
상기 제1금속 박막 상에 제2금속-함유 화합물을 공급하여 제1금속-제2금속의 합금층을 형성하는 단계;
상기 제1금속-제2금속의 합금층 상에 칼코겐 소스를 공급하는 단계; 및
상기 제2금속 및 상기 칼코겐 소스를 반응시켜 상기 제1금속 박막 상에 하기 화학식 1로 표시되는 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1금속과 상기 제2금속은 서로 상이한 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
[화학식 1]
MaEb
(상기 식 중, M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La, Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, 또는 Po 이고, E = S, Se, 또는 Te이고, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3 의 정수임.)
Preparing a substrate having a first metal thin film on its surface;
Providing a second metal-containing compound on the first metal thin film to form an alloy layer of the first metal and the second metal;
Supplying a chalcogen source onto the alloy layer of the first metal-second metal; And
And forming a second metal-chalcogenide thin film represented by Formula 1 on the first metal thin film by reacting the second metal and the chalcogen source,
Wherein the first metal and the second metal are different from each other.
[Chemical Formula 1]
M a E b
(M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La E, S, Se, or Te, and a and b are each independently an integer of 1 to 3), Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb or Po.
상기 제1금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La, Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, Po 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The first metal may be selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, , Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, Po and combinations thereof.
상기 제2금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, La, Hf, Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, Po 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The second metal is selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rb, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, , Tl, W, Re, Os, Ir, Pt, Ag, Hg, Pb, Po and combinations thereof.
상기 제1금속 박막은 상기 기판의 표면에 패턴으로 형성된 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first metal thin film is formed in a pattern on the surface of the substrate.
상기 제2금속-함유 화합물은 제2금속의 유기화합물, 제2금속의 염화물, 제2금속의 브롬화물, 제2금속의 아이오딘화물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second metal-containing compound is selected from the group consisting of an organic compound of a second metal, a chloride of a second metal, a bromide of a second metal, an iodide of a second metal, and combinations thereof Wherein the metal-chalcogenide thin film is prepared by a method comprising the steps of:
상기 칼코겐 소스는 S, Se, Te, H2S, H2Se, H2Te, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 몰리브덴(Mo)-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the chalcogen source comprises a material selected from the group consisting of S, Se, Te, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te and combinations thereof. Gt;
상기 제1금속-제2금속의 합금층은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 열증착(thermal evaporation) 방법, 이온클러스터빔(ion cluster beam), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition; PLD) 방법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The alloy layer of the first metal and the second metal may be formed by a sputtering method, an E-beam evaporator method, a thermal evaporation method, an ion cluster beam, a pulsed laser deposition PLD) method, and combinations thereof. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계는 불활성 가스 또는 희가스 분위기 하에서 수행되는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of forming the second metal-chalcogenide thin film is performed under an inert gas or a rare gas atmosphere.
상기 제2금속-칼코게나이드 박막은 상기 제1금속 박막의 상기 패턴을 따라 형성되는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the second metal-chalcogenide thin film is formed along the pattern of the first metal thin film.
상기 기판은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, ITO, 유리, 석영(Quartz), 사파이어, 운모, 그래파이트, 그래핀 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is Si, SiO 2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al 2 O 3, LiAlO 3, MgO, ITO, glass, quartz (Quartz), sapphire, mica, graphite, graphene, and Wherein the metal-chalcogenide thin film is selected from the group consisting of combinations thereof.
상기 제1금속-제2금속의 합금층 상에 칼코겐 소스를 공급하는 단계; 및
상기 제2금속 및 상기 칼코겐 소스를 반응시켜 상기 제1금속 박막 상에 상기 화학식 1로 표시되는 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계는 단수 또는 복수 회 수행되는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Supplying a chalcogen source onto the alloy layer of the first metal-second metal; And
Wherein the step of reacting the second metal and the chalcogen source to form the second metal-chalcogenide thin film represented by Formula 1 on the first metal thin film is performed singular or plural times, A method for producing a cogenerated thin film.
상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계 이후에,
상기 기판 및 상기 제1금속 박막을 제거하여 제2금속-칼코게나이드 박막을 분리하는 단계를 추가로 더 포함하는, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the step of forming the second metal-chalcogenide thin film,
Further comprising the step of removing the substrate and the first metal thin film to separate the second metal-chalcogenide thin film.
상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계 이후에,
상기 기판 및 상기 제1금속 박막을 제거하여 제2금속-칼코게나이드 박막을 분리하는 단계; 및
상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 전사 대상 기재에 전사하는 단계를 추가로 더 포함하는, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the step of forming the second metal-chalcogenide thin film,
Removing the substrate and the first metal thin film to separate the second metal-chalcogenide thin film; And
Further comprising the step of transferring the second metal-chalcogenide thin film to a transfer target substrate.
상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 형성하는 단계 이후 상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 분리하는 단계 이전에 상기 제2금속-칼코게나이드 박막 상에 폴리머 지지층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
14. The method of claim 13,
Further comprising the step of forming a polymer support layer on the second metal-chalcogenide thin film before the step of separating the second metal-chalcogenide thin film after the step of forming the second metal-chalcogenide thin film Wherein the method comprises the steps of:
상기 제2금속-칼코게나이드 박막을 전사 대상 기재에 전사하는 단계 이후, 상기 폴리머 지지층을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
14. The method of claim 13,
Further comprising the step of removing the polymer support layer after the step of transferring the second metal-chalcogenide thin film to a substrate to be transferred.
상기 폴리머 지지층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxanes; PDMS), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol; PVA), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 벤질메타-아크릴레이트(benzylmetha-acrylate), 열박리 테이프, UV 박리 테이프 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The polymer support layer may be formed of a material such as polymethylmethacrylate (PMMA), polydimethylsiloxanes (PDMS), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate (PC) , Polytetrafluoroethylene (PTFE), benzylmetha-acrylate, a thermal peel tape, a UV peel tape, and combinations thereof. Lt; / RTI > thin film.
상기 전사 대상 기재는 유리, 석영, 사파이어, SiC, MgO, 플라스틱, 세라믹, 고무, 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 금속-칼코게나이드 박막의 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the substrate to be transferred includes a material selected from the group consisting of glass, quartz, sapphire, SiC, MgO, plastic, ceramic, rubber, metal, and combinations thereof.
17. A metal-chalcogenide thin film produced by the process according to any one of claims 1 to 17.
An electronic device comprising the metal-chalcogenide film according to claim 18.
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