KR101579096B1 - 평행한 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극을 포함하는 유기 반도체 소자 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 직물 구조체 및 부직물 구조체, 그리고 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents

평행한 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극을 포함하는 유기 반도체 소자 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 직물 구조체 및 부직물 구조체, 그리고 이를 이용한 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

유기 반도체 소자가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 소자는 제1 방향으로 연장되는 커버층; 상기 제1 방향으로 연장되는 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극으로서, 상기 커버층 내에 서로 평행하게 이격 배치된 것인 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극; 및 상기 커버층 내에 배치되며, 상기 선형 소오스 전극과 상기 선형 드레인 전극을 둘러싸는 유기 반도체 물질층을 포함한다.

Description

평행한 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극을 포함하는 유기 반도체 소자 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 직물 구조체 및 부직물 구조체, 그리고 이를 이용한 반도체 장치 {ORGANIC SEMICONDUCTOR ELEMENT COMPRISING LINEAR SOURCE ELECTRODE, LINEAR DRAIN ELECTRODE AND LINEAR GATE ELECTRODE IN PARALLEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, FABRIC STRUCTURE AND NONWOVEN STRUCTURE USING ORGANIC SEMICONDUCTOR ELEMENT, AND SEMICONDUCTOR DEVICE USING ORGANIC SEMICONDUCTOR ELEMENT, FABRIC STRUCTURE OR NONWOVEN STRUCTURE}
본 발명은 평행한 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극을 포함하는 유기 반도체 소자 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 이용한 직물 구조체 및 부직물 구조체, 그리고 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극이 평행하게 배치된 유기 반도체 소자 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 직물 구조체 및 부직물 구조체, 그리고 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
최근 활성층(active layer)이 유기 반도체 물질로 제조되는 OFET(Organic Field Effect Transistor) 및 OECT(Organic Electrochemical Transistor)에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 텍스타일 소자의 제조를 위해, OFET 또는 OECT를 이용한 단위 필라멘트 소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
OFET 또는 OECT의 제조를 위해, 예컨대, 화이버(fiber)를 전도성 물질로 코팅한 후, 화이버의 일부분의 전도성 코팅을 제거하여 갭(gap)을 형성하는 패터닝 공정을 수행할 수 있으며, 이를 통해, 소오스 전극 패턴과 드레인 전극 패턴을 하나의 화이버 상에 이격하여 형성할 수 있다.
그러나, 갭을 사이에 두고 하나의 화이버 상에 소오스 전극 패턴과 드레인 전극 패턴이 형성된 구조를 제조하기 위해서는, 필수적으로 코팅된 화이버를 패터닝하는 패터닝 공정이 뒤따르게 되는데, 패터닝 공정은 상대적으로 복잡하고 고비용의 공정이다.
위와 같은 문제점으로부터 안출된 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 패터닝 공정을 수행하지 않고 제조 가능한 유기 반도체 소자 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 직물 구조체 및 부직물 구조체, 그리고 이를 이용한 반도체 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 소자는, 제1 방향으로 연장되는 커버층; 상기 제1 방향으로 연장되는 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극으로서, 상기 커버층 내에 서로 평행하게 이격 배치된 것인 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극; 및 상기 커버층 내에 배치되며, 상기 선형 소오스 전극과 상기 선형 드레인 전극을 둘러싸는 유기 반도체 물질층을 포함한다.
상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 반도체 소자는, 서로 이격하여 평행하게 배치된 선형 소오스 전극, 선형 드레인 전극 및 선형 게이트 전극; 상기 선형 소오스 전극과 상기 선형 드레인 전극을 둘러싸는 유기 반도체 물질층; 및 상기 선형 게이트 전극과 상기 유기 반도체 물질층 사이에 배치된 커버층을 포함한다.
상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 제조 방법은, 선형 소오스 전극 및 선형 드레인 전극이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태에서, 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계; 코팅된 선형 소오스 전극 및 선형 드레인 전극과 평행하도록 선형 게이트 전극을 배치하는 단계; 및 상기 배치된 구조물 상에 전해질 물질 및 유전체 물질 중 어느 하나를 도포하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 패터닝 공정을 수행하지 않고 선형 소오스 전극 및 선형 드레인 전극을 제조할 수 있기 때문에, 상대적으로 간단한 공정을 이용하여 유기 반도체 소자를 제조할 수 있으며, 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5은 도 4의 단계 S10을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자를 섬유로 이용하는 직물 구조체의 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유기 반도체 소자, 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 포함하는 웨어러블 장치의 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 반도체 소자를 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 사시도가 개시된다.
유기 반도체 소자는 유기 반도체 물질층(10), 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30), 선형 게이트 전극(40) 및 커버층(50)을 포함할 수 있다. 유기 반도체 소자는 예컨대 외부 환경 상태를 감지하는 센서로서 이용할 수 있으며, 구체적으로 이산화탄소와 같은 대기 오염 가스나, UV와 같은 유해 자외선 등이 감지 대상 물질일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 외부 환경에 감지 대상 물질이 존재하면, (1) 유기 반도체 소자가 OFET(Organic Field Effect Transistor)인 경우, 유기 반도체 물질층(10)이 감지 대상 물질의 영향을 받아 유기 반도체 물질층(10)의 채널 영역을 통해 선형 소오스 전극(20)과 선형 드레인 전극(30) 사이에 전류가 흐를 수 있도록 변화를 일으킬 수 있고, (2) 유기 반도체 소자가 OECT(Organic Electrochemical Transistor)인 경우, 전해질 물질을 포함하는 커버층(50)이 감지 대상 물질의 영향을 받아 유기 반도체 물질층(10)의 채널 영역을 통해 선형 소오스 전극(20)과 선형 드레인 전극(30) 사이에 전류가 흐를 수 있도록 변화를 일으킬 수 있다.
유기 반도체 물질층(10)은 유기 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대, 펜타센(pentacene)이나, P3HT(Poly-3-Hexylthiophene)과 PEDOT:PSS 등의 전도성 고분자 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
유기 반도체 물질층(10)은 커버층(50) 내에 배치될 수 있으며, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)의 적어도 일부를 덮을 수 있으며, 예컨대, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 둘러쌀 수 있다. 따라서, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은 유기 반도체 물질층(10)에 의해 결합되어 하나의 어셈블리(assembly)를 구성할 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 선형 소오스 전극(20)과 하나 이상의 선형 드레인 전극(30)이 유기 반도체 물질층(10)에 둘러싸여 유기 어셈블리를 구성할 수 있다. 그리고, 유기 반도체 물질층(10)의 적어도 일부는 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30) 사이에 위치하여 채널 영역으로 기능할 수 있다.
또한, 유기 반도체 물질층(10)은 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 연장되는 방향으로 연장될 수 있으며, 이에 따라, 선형 게이트 전극(40)과 마주하는 일면과, 이에 대향하는 타면 역시 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 연장되는 방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 유기 반도체 물질층(10)의 일면 또는 타면은 예컨대 평면(plane)일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은 커버층(50) 내에서 각각 제1 방향으로 연장된 선형의 도전체일 수 있으며, 각각 소오스 및 드레인으로 기능할 수 있다. 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은 예컨대, 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속 물질이나, 전도성 고분자 물질, 탄소계 물질 등으로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은 에컨대 금(Au)을 포함하는 와이어이거나, 폴리머 화이버(polymer fiber) 상에 금(Au) 또는 PEDOT:PSS가 증착된 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자에 따르면, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 패터닝 공정을 거치지 않고 형성된 것이기 때문에, 제조 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은 서로 이격하여 평행하게 배치될 수 있으며, 구체적으로 유기 반도체 물질층(10) 내에 배치될 수 있다. 즉, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30) 사이의 평행 배치는 유기 반도체 물질층(10)에 의해 코팅됨으로써 고정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기 반도체 소자에 따르면, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)과 채널 영역을 포함하는 유기 반도체 물질층(10)이 합쳐진 유기 어셈블리(100)를 포함할 수 있다.
선형 게이트 전극(40)은 커버층(50) 내에서 제1 방향으로 연장된 선형의 도전체일 수 있고, 예컨대, 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속 물질이나, 전도성 고분자 물질, 탄소계 물질 등으로 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄(Al) 또는 금(Au)을 포함하는 와이어일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 그리고, 선형 게이트 전극(40), 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은 서로 평행하게 이격 배치될 수 있으며, 이러한 배치는 커버층(50)에 의해 고정될 수 있다.
또한, 선형 게이트 전극(40)은 유기 반도체 물질층(10)과 이격 배치될 수 있으며, 선형 게이트 전극(40)과 유기 반도체 물질층(10) 사이에 커버층(50)의 적어도 일부가 위치할 수 있다.
커버층(50)은 제1 방향으로 연장될 수 있으며, 커버층(50) 내에 유전 반도체 물질층(10), 선형 소오스 전극(20), 선형 드레인 전극(30) 및 선형 게이트 전극(40)이 배치될 수 있다. 따라서, 커버층(50)에 의해, 선형 소오스 전극(20), 선형 드레인 전극(30) 및 선형 게이트 전극(40)이 서로 평행하게 이격된 배치가 유지될 수 있다.
커버층(50)은 전해질 물질 및 유전체 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 커버층(50)이 전해질 물질을 포함하는 경우, 유기 반도체 소자는 OECT일 수 있으며, 커버층(50)이 유전체 물질을 포함하는 경우, 유기 반도체 소자는 OFET일 수 있다.
커버층(50)이 전해질 물질을 포함하는 경우, 커버층(50)은 외부의 감지 대상 물질의 영향을 받을 수 있다. 예컨대, 전해질 물질은 이온성 액체(Ionic Liquid)인 전해질로 구성되거나, 고체인 전해질로 구성될 수 있으며, 이들이 혼합된 전해질로 구성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 커버층(50)은 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imde ([EMIM][Ntf2])와 poly(vinylidene fluoride)-hexafluoroprophlene (PVDF-HFP)가 블렌딩(blending)되어 형성되거나, 나피온(Nafion)과 폴리 비닐 알코올(poly(vinyl alcohol))이 블렌딩되어 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
커버층(50)이 유전체 물질을 포함하는 경우, 유기 반도체 물질층(10)이 외부의 감지 대상 물질의 영향을 받을 수 있다. 유기 반도체 물질층(10)은 커버층(50) 내에 배치되어 있지만, 외부의 감지 대상 물질이 커버층(50)을 통과하여 유기 반도체 물질층(10)에 도달할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 반도체 소자는 원형(circular type) OECT 장치이거나 원형 OFET 장치일 수 있으며, 단위 모노필라멘트(monofilament)로 이용될 수 있다. 특히, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 패터닝 공정을 거치지 않고 형성된 것이기 때문에, 제조 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 반도체 소자를 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 반도체 소자와의 차이점을 위주로 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 사시도가 개시된다.
도 2를 참조하면, 선형 소오스 전극(20)과 선형 드레인 전극(30)은 각각 복수개이고, 하나 이상의 선형 소오스 전극(20)과 하나 이상의 선형 드레인 전극(30)이 유기 반도체 물질층(10)에 둘러싸여 유기 어셈블리(100)를 구성할 수 있다. 그리고, 복수의 유기 어셈블리(100)가 선형 게이트 전극(40)의 둘레를 따라 이격되어 배치될 수 있으며, 복수의 유기 어셈블리(100)와 선형 게이트 전극(40)은 평행할 수 있다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 반도체 소자를 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 반도체 소자와의 차이점을 위주로 설명한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 반도체 소자의 사시도가 개시된다.
커버층(50)은 유기 반도체 물질층(10) 및 선형 게이트 전극(40)과 접할 수 있으며, 구체적으로 커버층(50)에 의해, 선형 게이트 전극(40)이 유기 반도체 물질층(10)으로 코팅된 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)에 부착될 수 있다. 예컨대, 커버층(50)의 적어도 일부가 유기 반도체 물질층(10)과 선형 게이트 전극(40) 사이에 위치할 수 있으며, 커버층(50)은 유기 반도체 물질층(10)의 상면 상의 선형 게이트 전극(40)과, 유기 반도체 물질층(10)의 상면을 동시에 덮을 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예에 따른 유기 반도체 소자에 따르면, 유기 반도체 물질층(10)이 커버층(50)에 의해 완전히 둘러싸이지 않으며, 유기 반도체 물질층(10)의 적어도 일부가 외부로 노출되어 있기 때문에, 유기 반도체 소자가 OFET이라 하더라도, 유기 반도체 물질층(10)이 외부의 감지 대상 물질의 영향을 받는데 제약이 없을 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도가 개시되고, 도 5를 참조하면, 도 4의 단계 S10을 설명하기 위한 순서도가 개시되고, 도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도가 개시된다.
우선, 도 4 및 도 8를 참조하여, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태에서, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 유기 반도체 물질로 코팅할 수 있다(S10).
즉, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태가 유지되도록 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 동시에 유기 반도체 물질로 코팅할 수 있다. 다만, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 서로 이격시켜 평행하게 배치하는 방법에는 제한이 없다.
본 단계는 세부적인 단계(S11, S12, S13)를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하여, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 준비하고, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 유기 반도체 물질로 코팅을 하기 전에, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 유기 반도체 물질로 사전 코팅할 수 있다(S11).
선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)은, 금(Au)을 포함하는 와이어일 수 있으며, 증발(evaporation)을 이용하여 약 500um의 지름을 가진 폴리머 화이버(polymer fiber) 상에 금(Au)을 약 100nm 두께로 증착시켜 형성되거나, 약 500um의 지름을 가진 폴리머 화이버 상에 5%의 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)과 0.1%의 조닐(zonyl)이 첨가된 PEDOT:PSS를 딥 코팅(dip coating) 버티컬 드로핑(vertical dropping)하여 약 300nm 두께로 증착시켜 형성될 수 있다.
선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 사전 코팅의 방법으로 예컨대, 증발을 이용하여 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30) 상에 펜타센을 약 100nm 두께로 증착시키는 방법이 이용되거나, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30) 상에 P3HT를 딥 코팅하여 약 100nm 두께로 증착시키는 방법이 이용되거나, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30) 상에 PEDOT:PSS를 딥 코팅하여 약 100nm 두께로 증착시키는 방법이 이용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이어서, 도 5 및 도 7을 참조하여, 각각 제1 방향으로 연장되어 서로 평행하게 배치된 제1 및 제2 홈(61, 62)을 포함하는 몰드(60)를 이용하여, 제1 및 제2 홈(61, 62)에 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 각각 배치할 수 있다(S12).
몰드(60)는 사전 코팅된 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 일정한 간격만큼 이격시켜 평행하게 배치하기 위해 이용될 수 있다. 사전 코팅된 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)의 배치를 위해, 몰드(60)는 각각 제1 방향으로 연장되어 서로 평행하게 배치된 제1 및 제2 홈(61, 62)을 포함할 수 있으며, 제1 홈(61)과 제2 홈(62) 사이에 연장된 거리는 본 발명의 유기 반도체 소자에서 채널 거리(channel length)가 될 수 있으며, 예컨대 100um일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
몰드(60)의 제1 및 제2 홈(61, 62)에 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 배치함으로써, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태를 유지할 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 8을 참조하여, 제1 및 제2 홈(61, 62)에 각각 배치된 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계를 포함할 수 있다(S13).
선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)을 유기 반도체 물질로 코팅하는 방법은 전술한 사전 코팅 방법과 동일할 수 있다. 다만, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 제1 및 제2 홈(61, 62)에 각각 위치하고 있기 때문에, 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 평행하게 이격된 상태를 유지하면서 유기 반도체 물질로 코팅될 수 있다. 이에 따라, 유기 반도체 물질층(10) 내에 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)이 배치될 수 있다.
이후에, 도 4 및 도 9를 참조하여, 코팅된 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)과 평행하도록 선형 게이트 전극(40)을 배치할 수 있다(S20).
구체적으로, 선형 게이트 전극(40)은 알루미늄(Al) 또는 금(Au)을 포함하는 와이어일 수 있다. 그리고, 선형 게이트 전극(40)은 선형 소오스 전극(20) 및 선형 드레인 전극(30)과 평행하도록 배치될 수 있다.
이후에, 도 4 및 도 9를 참조하여, 배치된 구조물 상에 전해질 물질 및 유전체 물질 중 어느 하나를 도포할 수 있다(S30).
구체적으로, 이온성 액체(Ionic Liquid) 또는 고체일 수 있으며, 1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imde ([EMIM][Ntf2])와 poly(vinylidene fluoride)-hexafluoroprophlene (PVDF-HFP)가 블렌딩(blending)되어 형성되거나, 나피온(Nafion)과 폴리 비닐 알코올(poly(vinyl alcohol))이 블렌딩되어 형성된 전해질 물질이 이용될 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 유전체 물질의 종류 역시 제한되지 않는다.
그리고, 선형 소오스 전극(20), 선형 드레인 전극(30) 및 선형 게이트 전극(40)이 서로 이격되어 평행하게 배치된 구조물 상에 전해질 물질 및 유전체 물질 중 어느 하나를 드로핑(dropping)함으로써, 선형 게이트 전극(40)과 유기 어셈블리(100) 사이의 배치가 고정될 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자를 섬유로 이용하는 직물 구조체을 설명한다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자를 섬유로 이용하는 직물 구조체의 개념도가 개시된다.
도 10을 참조하면, 직물 구조체는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자를 섬유로 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자는 선형으로 연장될 수 있으며, 유연성을 가진 소재로 제조될 수 있기 때문에, 직물 구조체를 제조하기 위한 섬유로 이용가능할 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에서 부직물 구조체는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자를 섬유로 이용할 수 있다. 그리고, 직물 구조체 또는 부직물 구조체는 예컨대, 망상, 그리드상, 부직 구조 등을 가지는 제직물 또는 니트(knit) 등일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기 반도체 소자, 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 포함하는 웨어러블 장치를 설명한다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 반도체 소자, 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 포함하는 웨어러블 장치의 개념도가 개시된다.
본 발명의 반도체 장치는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자, 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 포함할 수 있다. 반도체 장치는 예컨대, 센서, 태양 전지, 디스플레이, 웨어러블(wearable) 장치 등에 적용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일례로, 반도체 장치가 웨어러블 장치에 적용되는 경우를 설명한다. 본 발명의 실시예들에 따른 유기 반도체 소자는 감지 대상 물질을 감지할 수 있는 센서의 역할 수 있으며, 구조 및 재료적인 특성상 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 제조하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 이용하여 웨어러블 장치를 제조함으로써, 웨어러블 장치가 이산화탄소와 같은 대기 오염 가스나, UV와 같은 유해 자외선 등의 감지 대상 물질이 외부 환경에 있는 것을 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있다. 웨어러블 장치는 예컨대, 의복의 형태로 제조될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 유기 반도체 물질층 20: 선형 소오스 전극
30: 선형 드레인 전극 40: 선형 게이트 전극
50: 커버층 60: 몰드
61, 62: 제1 및 제2 홈 100: 유기 어셈블리

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  8. 선형 소오스 전극 및 선형 드레인 전극이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태에서, 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계;
    코팅된 선형 소오스 전극 및 선형 드레인 전극과 평행하도록 선형 게이트 전극을 배치하는 단계; 및
    상기 배치된 구조물 상에 전해질 물질 및 유전체 물질 중 어느 하나를 도포하는 단계를 포함하는 유기 반도체 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태에서, 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계는,
    상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태가 유지되도록 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 동시에 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계인 것인, 유기 반도체 소자의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극이 서로 이격되어 평행하게 배치된 상태에서, 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계는,
    각각 제1 방향으로 연장되어 서로 평행하게 배치된 제1 및 제2 홈을 포함하는 몰드를 이용하여, 상기 제1 및 제2 홈에 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 각각 배치하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 홈에 각각 배치된 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계를 포함하는 것인, 유기 반도체 소자의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 유기 반도체 물질로 코팅하는 단계를 수행하기 전에, 상기 선형 소오스 전극 및 상기 선형 드레인 전극을 각각 상기 유기 반도체 물질로 사전 코팅을 하는 단계를 더 포함하는 것인, 유기 반도체 소자의 제조 방법.
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