KR101529788B1 - 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 기판 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성단계; 저온 기상 증착용 챔버 내에 상기 기판을 투입하고, 상기 챔버 내에서 칼코겐 원자-함유 기체와 아르곤 가스를 주입한 후, 플라스마를 발생시켜 상기 플라스마에 의해 분해된 칼코겐 원자가 상기 금속층을 구성하는 금속 원자와 화학적으로 결합되어 금속 칼코게나이드 박막으로 형성되도록 하는 금속 칼코게나이드 박막 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 저온 기상 증착 방법(PECVD)을 이용하여 해당 기판에 in-situ방식으로 플라스틱 등의 낮은 용융점을 가지는 기판에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성할 수 있고, 이를 통해 별도의 건조공정이 불필요하고, 별도의 전사공정을 거치지 않아도 박막 형성이 가능하여 전기적/물리적 특성을 극대화하고, 높은 균일도와 신뢰도를 담보할 수 있는 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법{CHACOGENIDE METAL THIN FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 기상 증착 방법을 이용하여 플라스틱 재질의 기판에 금속 칼코게나이드 박막을 형성할 수 있는 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 LCD TV 등의 디스플레이에 형성하는 박막트랜지스터에 사용되는 반도체 소재로는 비결정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(LPTS), 산화물반도체(IGZO) 등이 있다.
상기 비결정질 실리콘은 제조신뢰성이 상대적으로 높아 가장 일반적으로 사용되기는 하나, 낮은 전하이동도로 인해 고성능디스플레이에 적절하지 못한 단점이 있었다.
또한, 상기 다결정 실리콘은 우수한 반도체 성능을 가지고 있으나, 제조 단가가 높고, 높은 정도의 구부림에는 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 산화물 반도체는 제조단가가 낮은 장점이 있으나, 다결정 실리콘에 비해 성능과 제조신뢰성이 낮은 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 칼코게나이드 물질의 넓은 밴드갭 특성 및 단파장 광 방출을 제공하는 잠재성을 이용한 금속 칼코게나이드 박막을 이용한 기술이 제안되었다.
상기 금속 칼코게나이드 물질들은 칼코겐 원소 및 전기적 또는 구조적 특성들을 변형하도록 작용하는 일반적으로 하나 또는 그 이상의 추가적인 원소들을 포함하는 물질들이다.
상기 금속 칼코게나이드 박막에서 이황화몰리브데늄(MoS2)을 대표적으로 예를 들어 설명한다.
상기 이황화몰리브데늄(MoS2)은 벌크(bulk) 상태를 기준으로 1.2eV의 비간접 밴드갭(direct band-gap)을 지니고 있어 결정질 실리콘과 비슷한 전자적 특성을 나타내고, 두께가 10nm 정도에서도 100㎠/Vs 정도의 전하이동도를 가짐이 증명되었으며, 스위칭을 위한 충분한 on/off ratio를 확보하는 장점이 있다.
또한, 상기 이황화몰리브데늄(MoS2)은 다른 물질에 비해 상대적으로 매우 얇은 두께(10nm이하)로 좋은 물성을 발휘하므로 뛰어난 투명도(5nm에서 80%정도)와 높은 유연성을 가지고 있다.
상기 이황화몰리브데늄(MoS2)은 현재 개발되고 있는 다른 소재들에 비해서 뛰어난 물성을 가지고 있어 그래핀과 함께 TV 등에 적용이 가능한 장점이 있다.
상기 이황화몰리브데늄(MoS2) 박막을 형성하는 방법으로 종래에는 산화실리콘이 입혀진 실리콘 기판(SiO2 또는 Si) 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition)법(열분해)을 이용하여 황을 분해시켜 600℃ 이상의 고온 조건에서 이황화몰리브데늄 박막을 형성하는 방법이 주로 사용되었다.
이러한 합성방법은 고온으로 인해 유리나 플라스틱 기판에의 직접 합성이 거의 불가능하며, 전사공정을 거쳐야만 유리나 플리스틱의 낮은 용융점을 갖는 기판에서의 소자 제작이 가능하였다.
그런데, 전사공정을 거치게 되는 경우, 필름이 찢어지거나 품질이 급격히 나빠지고 공정비용이 상승하는 문제점들이 있었다.
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저온 기상 증착 방법(PECVD)을 이용하여 해당 기판에 in-situ방식으로 플라스틱 등의 낮은 용융점을 가지는 기판에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성할 수 있는 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 금속 칼코게나이드 박막이 형성된 직후 곧바로 결정화됨으로써 별도의 건조공정이 불필요한 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 기판 상에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성함으로써 별도의 전사공정을 거치지 않아도 박막 형성이 가능한 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 기판 상에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성하여 전기적/물리적 특성을 극대화하고, 높은 균일도와 신뢰도를 담보할 수 있는 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 있어서, 기판 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성단계; 저온 기상 증착용 챔버 내에 상기 기판을 투입하고, 상기 챔버 내에서 칼코겐 원자-함유 기체와 아르곤 가스를 주입한 후, 플라스마를 발생시켜 상기 플라스마에 의해 분해된 칼코겐 원자가 상기 금속층을 구성하는 금속 원자와 화학적으로 결합되어 금속 칼코게나이드 박막으로 형성되도록 하는 금속 칼코게나이드 박막 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 기판을 챔버로 투입한 후 상기 박막 형성단계 이전에 플라스마 상태의 수소를 상기 챔버 내부로 주입하여 상기 기판의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 산화막 제거단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산화막 제거단계 이전에 일정 시간 동안 아르곤 가스를 더 주입하여 상기 챔버 내부의 공기 중 이물질을 제거하는 이물질 제거 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 칼코게나이드 박막은 적어도 하나의 레이어로 구성된 판상 구조인 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 칼코게나이드 박막을 형성하는 각 레이어는 개별적으로 박리가 가능한 것이 바람직하다.
또한, 각 레이어의 두께는 상기 챔버의 내부로 투입되는 상기 칼코겐 원자-함유 기체의 유량 조절 또는 상기 챔버의 내부 온도 제어 또는 상기 금속층의 두께에 따라 조절가능한 것이 바람직하다.
또한, 상기 챔버의 내부 온도는 50℃ 내지 700℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 열증착(thermal evaporation) 방법, 이온클러스터빔(ion cluster beam), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition; PLD) 방법 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층은 상기 기판을 습식 또는 건식 공정을 통해 산화시킨 후 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 칼코게나이드 박막은 MaXb이며, 상기 M은 Mo, W, Bi, Mg, Al, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sn, Sb, Ba, La, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb 또는 Po 이고, 상기 X는 S, Se 또는 Te 이고, 상기 a 와 b 는 1 내지 3의 정수인 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층은 Mo, W, Bi, Mg, Al, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sn, Sb, Ba, La, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb 또는 Po 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 칼코겐 원자-함유 기체는 S2, Se2, Te2, H2S, H2Se 또는 H2Te 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트 또는 그래핀 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 저온 기상 증착 방법(PECVD)을 이용하여 해당 기판에 in-situ방식으로 플라스틱 등의 낮은 용융점을 가지는 기판에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성할 수 있는 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 금속 칼코게나이드 박막이 형성된 직후 곧바로 결정화됨으로써 별도의 건조공정이 불필요한 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 기판 상에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성함으로써 별도의 전사공정을 거치지 않아도 박막 형성이 가능한 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법이 제공된다.
또한, 기판 상에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성하여 전기적/물리적 특성을 극대화하고, 높은 균일도와 신뢰도를 담보할 수 있는 금속 칼코게나이드 박막 및 그 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이황화몰리브데늄 박막의 제조방법 순서도,
도 3 내지 도 5는 도 2의 각 순서에 따른 제조공정도,
도 6은 Reference Raman data,
도 7은 본 실험예에 따른 Raman data이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 금속층 형성단계(S10), 이물질 제거단계(S20), 산화막 제거단계(S30) 및 박막 형성단계(S40)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 먼저 소정의 챔버 내부에 실리콘(Si) 등의 재질을 가지는 모재에 습식 또는 건식 공정을 통해 일정한 두께를 가지는 산화실리콘층(SiO2)이 형성된 기판을 준비한다.
상기 기판은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트, 그래핀 중 어느 하나를 포함하여 마련되며, 바람직하게는 용융점이 상대적으로 매우 낮아 종래에는 in-situ방식으로 박막 형성이 어려웠던 PEN(Poly Ethylene Naphthalate) 또는 PET(Poly Ethylene Terephthalate)일 수 있다. 상기 기판은 필요에 따라 플렉서블(flexible)한 형태로 마련될 수도 있다.
그리고, 금속층 형성단계(S10)로서, 상기 기판에 스퍼터링 방법, 전자빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 열증착(thermal evaporation) 방법, 이온클러스터빔(ion cluster beam), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition; PLD) 방법 중 적어도 어느 하나를 이용하여 금속층을 형성한다.
여기서, 상기 금속층은 Mo, W, Bi, Mg, Al, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sn, Sb, Ba, La, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb 또는 Po 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 금속층의 두께에 따라 성장하는 금속 칼코게나이드 박막의 두께는 달라질 수 있다.
이어, 저온 기상 증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vaporation Deposition)용 챔버를 준비하고, 내부에 아르곤 가스(Ar)를 주입한 후, 금속층이 형성된 기판을 투입한다.
상기 아르곤 가스는 챔버 내부로 기판을 투입하기 전에 사전에 설정된 일정량을 투입하는 것이 바람직하다.
이때, 이물질 제거단계(S20)로서, 상기 챔버 내부로 기판을 투입한 후에 대략 5분 내지 10분 정도 아르곤 가스를 더 주입하는 것이 바람직하다. 기판 투입 후 주입되는 아르곤 가스에 의해 챔버 내부의 공기 중 이물질은 제거될 수 있다.
이어, 산화막 제거단계(S30)로서, 수소분자(H2)를 플라즈마 상태로 챔버 내부로 주입하여 금속층이 형성된 기판 상에 생성되는 산화막을 제거한다. 상기 수소분자는 산소분자와 화학적 반응을 통해 물로 치환되므로 기판 표면에 생성된 산화막을 제거할 수 있다.
그리고, 박막 형성단계(S40)로서, 챔버 내로 칼코겐 원자-함유 기체와 아르곤 가스를 일정 비율로 혼합하여 분배기를 통해 주입한 후 플라스마를 발생시킨다. 이때, 챔버의 내부 온도는 50℃ 내지 700℃이고, 바람직하게는 150℃ ~ 300℃일 수 있다.
상기 플라스마는 챔버 내부에 존재하는 칼코겐 원자-함유 기체를 칼코겐 원자로 분해시키며, 분해된 칼코겐 원자는 금속층을 구성하는 금속 원자와 화학적으로 결합하여 금속 칼코게나이드 박막을 형성한다.
여기서, 상기 칼코겐 원자-함유 기체는 S2, Se2, Te2, H2S, H2Se 또는 H2Te 중 적어도 어느 하나이다.
또한, 형성되는 금속 칼코게나이드 박막은 MaXb이며, 상기 M은 Mo, W, Bi, Mg, Al, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sn, Sb, Ba, La, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb 또는 Po 이고, 상기 X는 S, Se 또는 Te 이고, 상기 a 와 b 는 1 내지 3의 정수이다.
상기와 같이 형성된 금속 칼코게나이드 박막은 적어도 하나의 레이어(layer)로 구성된 판상 구조를 형성한다.
각 레이어의 두께는 상기 챔버의 내부로 투입되는 상기 칼코겐 원자-함유 기체의 유량 조절 또는 상기 챔버의 내부 온도 제어 또는 상기 금속층의 두께에 따라 조절가능하다.
상기와 같은 방법을 이용하면, 챔버의 내부 온도가 50℃ 내지 700℃인 저온 상태에서도 금속 칼코게나이드 박막 형성이 가능하여 별도의 박리공정이 불필요할 수 있다. 아울러, 저온 상태에서도 박막을 형성하는 각 레이어의 두께를 조절하면서 증착이 가능하다.
또한, 상기와 같은 저온 상태에서 플라스틱 재질의 기판 상에 in-situ방식으로 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성하여 별도의 전사공정이 불필요하게 된다.
아울러, 금속 칼코게나이드 박막을 형성함과 동시에 결정(crystal)화가 이루어져 별도의 건조공정이 불필요하게 된다.
이에 따라, 금속 칼코게나이드 박막의 전기적/물리적 특성을 극대화하고, 높은 균일도와 신뢰도를 담보할 수 있다.
실시예
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이황화몰리브데늄 박막의 제조방법의 순서도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이황화몰리브데늄 박막의 제조방법은 몰리브덴층 형성단계, 산화막 제거단계, 박막 형성단계를 포함하여 구성된다.
먼저, 도 3에서와 같이, 실리콘(Si) 등의 재질을 가지는 모재(11)에 습식 또는 건식 공정을 통해 일정한 두께를 가지는 산화실리콘층(12,SiO2)을 형성한 기판(10)을 준비한다.
상기 기판(10)은 유리 또는 플라스틱 재질로 마련되며, 필요에 따라 플렉서블(flexible)한 형태로 마련될 수도 있다.
상기 기판(10)에 전자빔 증착기(E-beam evporator) 등의 박막 증착 장비를 이용하여 몰리브덴을 기판(10) 상에 증착하여 몰리브덴층(20)을 형성한다.
여기서, 상기 몰리브덴층(20)의 두께에 따라 성장하는 이황화몰리브데늄 박막(30)의 두께는 달라질 수 있다.
이어, 저온 기상 증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vaporation Deposition)용 챔버를 준비하고, 내부에 아르곤 가스(Ar)를 주입한 후, 몰리브덴층(20)이 형성된 기판(10)을 투입한다.
여기서, 상기 아르곤 가스는 챔버 내부로 기판(10)을 투입하기 전에 일정량을 투입하며, 기판(10)을 투입한 후에 대략 5분 내지 10분 정도 더 주입하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 기판(10) 투입 후 주입되는 아르곤 가스에 의해 챔버 내부의 공기 중 이물질은 제거될 수 있다.
이어, 상기 산화막 제거단계로서, 수소분자(H2)를 플라즈마 상태로 챔버 내부로 주입하여 몰리브덴층(20)이 형성된 기판(10) 상에 생성되는 산화막을 제거한다. 상기 수소분자는 산소분자와 화학적 반응을 통해 물로 치환되므로 기판(10) 표면에 생성된 산화막을 제거할 수 있다.
그리고, 도 4에서와 같이, 챔버 내로 황화수소 가스와 아르곤 가스를 일정 비율로 혼합하여 분배기를 통해 주입한 후 플라스마를 발생시킨다. 여기서, 황화수소 가스와 아르곤 가스의 비율은 1:5인 것이 바람직하다.
상기 플라스마는 챔버 내부에 존재하는 황화수소 가스(H2S)를 수소분자(H2)와 황분자(S)로 분해시키며, 상기 황분자(S)는 몰리브덴층(20)을 구성하는 몰리브덴 분자(Mo)와 화학적으로 결합하여 이황화몰리브데늄 박막(30)을 형성한다.
상기와 같이 형성된 이황화몰리브데늄 박막(30)은, 도 5에서와 같이, 적어도 하나의 레이어(layer)로 구성된 판상 구조를 형성한다.
여기서, 이황화몰리브데늄 박막(30)이 최종적으로 완성된 후의 각 레이어는 개별적으로 박리가 가능하다.
한편, 생성되는 이황화몰리브데늄 박막(30)의 각 레이어의 두께는 상기 챔버의 내부로 투입되는 상기 황화가스의 유량 조절 또는 상기 챔버의 내부 온도 제어 또는 상기 금속층의 두께에 따라 조절가능하다.
상기와 같은 방법을 통해 챔버의 내부 온도는 150℃ ~ 300℃의 저온 상태에서도 각 레이어의 두께를 조절하면서 증착이 가능하다.
실험예
상기 금속 칼코게나이드 박막의 구체적인 예로서 이황화몰리브데늄 박막을 형성하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 실리콘 기판(Si)을 준비하여 상부에 300nm의 두께로 산화실리콘층(SiO2)층을 형성한 후, 전자빔 증착기를 이용하여 1nm의 두께로 몰리브덴층을 형성하고, 1X1 ㎠ 크기의 샘플로 절단한다.
저온 기상 증착용 챔버의 내부에 아르곤 가스를 일정량 주입한 후, 상기 샘플을 상기 챔버 내부로 투입하고, 아르곤 가스를 대략 10분간 주입하여 챔버 내부의 공기 중 이물질을 제거한다.
그리고, 플라즈마 상태의 수소가스(H2)를 챔버 내부로 주입하여 상기 샘플 표면에 형성된 산화막(oxide film)을 제거한 후, 황화수소 가스(H2S)와 아르곤 가스(Ar)를 1:5의 비율로 혼합하여 대략 30분 동안 주입하고 플라스마를 발생시킨다.
이때, 챔버의 내부 온도는 50℃ 내지 700℃, 바람직하게는 150℃ ~ 300℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 플라스마에 의해 샘플 표면에는 다수의 레이어로 구성된 판상 구조의 이황화몰리브데늄 박막이 형성된다.
한편, 상기 이황화몰리브데늄 박막은 Raman spectroscopy를 통하여 결정(crystal)화를 확인할 수 있다.
통상적으로 Raman peak는 총 5가지의 active mode를 갖는데, 그 중 E22g, E1g, E12g, A1g는 Raman active mode이고, 나머지 하나인 E1y는 가 IR-active mode이다.
여기서, 이황화몰리브데늄 박막은 E12g와 A1g의 두 가지 active mode를 나타내고 있어서 고유의 특성이라고 할 수 있어, 상기 E12g와 A1g의 peak 간격을 측정함으로써 이황화몰리브데늄 박막의 층수를 확인할 수 있다.
도 6은 ACSNANO, 4에 개시된 Reference Raman data이고, 도 7은 본 실험예에 따른 Raman data이다. 도 6을 참조하면, 이황화몰리브데늄 박막의 한 층 두께는 대략 0.68nm이며, 황화몰리브데늄 박막은 단일 층에서 벌크 층으로 넘어감에 따라 E12g(좌측 피크)와 A1g(우측 피크)의 간격이 점차 커지는 것을 확인할 수 있다.
이와 비교하여, 본 실험예에 따른 도 7의 Raman data에서는 E12g(좌측 피크)와 A1g(우측 피크)가 공정시간이 30분일 때는 385, 407 이고, 공정시간이 120분일 때 383, 405이다.
상기와 같은 값을 토대로 하여 각 공정시간 별로 대략 3 ~ 5층의 이황화몰리브데늄 박막이 형성되었음을 확인할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 기판 11 : 모재
12 : 산화실리콘층 20 : 몰리브덴층
30 : 이황화몰리브데늄 박막

Claims (14)

  1. 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법에 있어서,
    기판 상에 몰리브덴층을 형성하는 몰리브덴층 형성단계;
    기상 증착용 챔버 내에 상기 기판을 투입하고, 상기 챔버 내에서 칼코겐 원자-함유 기체와 아르곤 가스를 주입한 후, 플라스마를 발생시켜 상기 플라스마에 의해 분해된 칼코겐 원자가 상기 몰리브덴층을 구성하는 몰리브덴 원자와 화학적으로 결합되어 몰리브데늄 칼코게나이드 박막으로 형성되도록 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막 형성단계;를 포함하고, 상기 챔버의 내부 온도는 150℃ 내지 300℃인 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판을 챔버로 투입한 후 상기 박막 형성단계 이전에 플라스마 상태의 수소를 상기 챔버 내부로 주입하여 상기 기판의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 산화막 제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 산화막 제거단계 이전에 아르곤 가스를 더 주입하여 상기 챔버 내부의 공기 중 이물질을 제거하는 이물질 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 몰리브데늄 칼코게나이드 박막은 적어도 하나의 레이어로 구성된 판상 구조인 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 레이어는 개별적으로 박리가 가능한 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 레이어의 두께는 상기 챔버의 내부로 투입되는 상기 칼코겐 원자-함유 기체의 유량 조절 또는 상기 챔버의 내부 온도 제어 또는 상기 몰리브덴층의 두께에 따라 조절가능한 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 몰리브덴층은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 열증착(thermal evaporation) 방법, 이온클러스터빔(ion cluster beam), 펄스 레이저 증착(pulsed laser deposition; PLD) 방법 중 적어도 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 몰리브덴층은 상기 기판을 습식 또는 건식 공정을 통해 산화시킨 후 형성하는 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 칼코겐 원자-함유 기체는 S2, Se2, Te2, H2S, H2Se 또는 H2Te 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트, 그래핀, PEN(poly ethylene naphthalate) 또는 PET(poly ethylene terephthalate) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  14. 제 1항 내지 제 6항, 제 8항 내지 제9항 및 제 12항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조되는 몰리브데늄 칼코게나이드 박막.
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