KR101581634B1 - 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서가 개시된다. 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서는 기판; 상기 기판 상에 배치된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 배치된 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 배치되고 전자가 도핑된 2차원 물질; 상기 2차원 물질 상에 배치되고 상기 2차원 물질과 전기적으로 연결되어 있는 소스(source) 전극; 상기 2차원 물질 상에 배치되고 상기 소스(source) 전극과 이격된 상태로 상기 2차원 물질과 전기적으로 연결되어 있는 드레인(drain) 전극; 상기 소스 전극 상에 배치된 제2 절연층; 상기 드레인 전극 상에 배치된 제3 절연층; 및 상기 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 상기 2차원 물질 상에 배치된 1차원 구조물들을 포함한다.
Description
본 발명은 자외선 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 관한 것이다.
그라핀은 6각형의 벌집 모양을 한 탄소 원자들로 이루어진 2차원 소재로 우수한 특성을 가지고 있어, 나노 전자 소자 및 센서 분야에서 가장 유망한 후보로 떠올랐다. 그래핀은 200,000 cm2/v·s 정도의 높은 캐리어 이동도를 가지고 있어 응답속도가 빠르고, ~5000 W/m·K의 우수한 열전도성, ~97.7%의 투과도를 가지고 있다. 흥미롭게도, 그라핀은 주변 환경에 매우 민감한 반응을 보여 여러 가지 검출기를 위한 새로운 후보가 되었다.
최근 그래핀을 이용한 많은 물리적, 화학적, 생물학적 센서가 연구되고 있다. 이러한 여러 응용분야 중, 그래핀의 에너지 밴드갭이 0이기 때문에 자외선에서 적외선의 넓은 파장 영역의 넓은 빛을 검출하기 위한 광검출기가 개발이 되었다. 하지만, 그래핀 한 층에 대한 빛 흡수율이 약 2.3% 정도로 매우 낮은 흡수율을 가지기 때문에 그래핀 기반의 광검출기는 낮은 반응성을 가지는 문제점이 있어, 광검출기에 그래핀을 적용하기에는 제한적이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 우수한 광전도성(photocunductive)과 높은 응답(reponse) 속도를 가지면서도 자외선만을 선택적으로 감지할 수 있는 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서는 기판; 상기 기판 상에 배치된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 배치된 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 배치되고 전자가 도핑된 2차원 물질; 상기 2차원 물질 상에 배치되고 상기 2차원 물질과 전기적으로 연결되어 있는 소스(source) 전극; 상기 2차원 물질 상에 배치되고 상기 소스(source) 전극과 이격된 상태로 상기 2차원 물질과 전기적으로 연결되어 있는 드레인(drain) 전극; 상기 소스 전극 상에 배치된 제2 절연층; 상기 드레인 전극 상에 배치된 제3 절연층; 및 상기 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 상기 2차원 물질 상에 배치된 1차원 구조물들을 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 기판은 실리콘, 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
하나의 실시예로 상기 제1 절연층은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 하프늄(HfO2), 산화 란탄(La2O3), 질화 규소(Si3N4), 산화 실리콘(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 산화 지르코늄(ZrO2), 폴리포비닐페놀(poly(4-vinylphenol), PVP), 폴리이미드(polyimide, PI), 및 테트라테트라콘테인 (tetratetracontane, TTC)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
하나의 실시예로 상기 2차원 물질은 그래핀(graphene)일 수 있다.
하나의 실시예로 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 각각 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 하프늄(HfO2), 산화 란탄(La2O3), 질화 규소(Si3N4), 산화 실리콘(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 산화 지르코늄(ZrO2), 폴리포비닐페놀(poly(4-vinylphenol), PVP), 폴리이미드(polyimide, PI), 및 테트라테트라콘테인 (tetratetracontane, TTC)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
하나의 실시예로 상기 1차원 구조물은 금속 산화물로 이루어질 수 있고, 상기 금속 산화물은 산화 아연(ZnO), 산화 주석(SnO2) 및 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 상에 제1 절연층을 형성하는 단계; 상기 제1 절연층 상에 2차원 물질을 형성하는 단계; 상기 2차원 물질과 각각 전기적으로 연결되는 소스(source) 전극과 드레인(drain) 전극을 상기 2차원 물질 상에 서로 이격되도록 형성하는 단계; 상기 2차원 물질에 전자를 도핑하는 단계; 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 상에 각각 제2 절연층 및 제3 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 상기 2차원 물질 상에 1차원 구조체들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 2차원 물질에 전자를 도핑하는 단계는, 상기 2차원 물질을 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI)에 노출시켜 이루어질 수 있다.
하나의 실시예로 상기 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 상기 2차원 물질 상에 1차원 구조체들을 형성하는 단계는, 제1 용액에 상기 2차원 물질을 노출시키고 일정 시간 동안 방치하는 단계; 탈이온화수를 이용하여 상기 2차원 물질을 세척하고 가열하는 단계; 및 제2 용액에 상기 2차원 물질을 노출시키고 일정 시간 동안 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 제1 용액은, 산화아연(ZnO) 나노입자 및 부틸아세테이트(butylacetate)를 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 제2 용액은, 징크니트레이트헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate, Zn(NO3)2·6H2O), 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine) 및 탈이온화수를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 우수한 광전도성 및 높은 응답 속도를 가지면서도 자외선만을 선택적으로 감지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 조사되는 자외선의 강도 및 조사되는 자외선의 파장을 구분할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 전자가 도핑되기 전의 그래핀을 라만 분광법을 통하여 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 전자가 도핑되기 전의 그래핀을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 그래핀 상에 산화아연 나노입자들이 부착되어 있는 상태를 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 그래핀 상에 배치된 산화아연 나노로드들을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 인가되는 게이트 전압과 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 단위면적당 세기를 달리하면서 측정한 소스-드레인 전류의 크기를 측정한 그래프이다.
도 7b는 도 7a의 내부에 도시되어 있는 그래프를 확대한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 강도(Intensity)에 따른 민감도(Sensitivity)를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 강도(Intensity)에 따라 이동되는 단위면적당 전하의 농도(concentration)를 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 세기를 달리하여 각각 자외선을 조사하고 조사되는 자외선을 차단한 경우에 반응(response)을 측정한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 세기에 따른 반응을 측정한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 빛의 파장에 따라 빛을 조사하였다가 조사되는 빛을 차단한 결과를 측정한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에서 파장에 따른 반응을 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 전자가 도핑되기 전의 그래핀을 라만 분광법을 통하여 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 전자가 도핑되기 전의 그래핀을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 그래핀 상에 산화아연 나노입자들이 부착되어 있는 상태를 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 그래핀 상에 배치된 산화아연 나노로드들을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 인가되는 게이트 전압과 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 단위면적당 세기를 달리하면서 측정한 소스-드레인 전류의 크기를 측정한 그래프이다.
도 7b는 도 7a의 내부에 도시되어 있는 그래프를 확대한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 강도(Intensity)에 따른 민감도(Sensitivity)를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 강도(Intensity)에 따라 이동되는 단위면적당 전하의 농도(concentration)를 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 세기를 달리하여 각각 자외선을 조사하고 조사되는 자외선을 차단한 경우에 반응(response)을 측정한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 세기에 따른 반응을 측정한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 빛의 파장에 따라 빛을 조사하였다가 조사되는 빛을 차단한 결과를 측정한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에서 파장에 따른 반응을 측정한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서(100)는 기판(10), 게이트 전극(20), 제1 절연층(30), 2차원 물질(40), 소스(source) 전극(50), 드레인(drain) 전극(60), 제2 절연층(70), 제3 절연층(80) 및 1차원 구조체(90)들을 포함할 수 있다.
기판(10)으로는 예를 들면, 실리콘, 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(20)은 기판(10) 상에 배치될 수 있고, 일 예로 금속으로 이루어지고 약 60㎚의 두께를 가질 수 있다.
제1 절연층(30)은 게이트 전극(20) 상에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 절연층(30)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 하프늄(HfO2), 산화 란탄(La2O3), 질화 규소(Si3N4), 산화 실리콘(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 산화 지르코늄(ZrO2), 폴리포비닐페놀(poly(4-vinylphenol), PVP), 폴리이미드(polyimide, PI), 및 테트라테트라콘테인 (tetratetracontane, TTC)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있고, 제1 절연층(30) 약 150㎚의 두께를 가질 수 있다. 일 예로 제1 절연층(30)은 기판(10)의 상부면과 케이트 전극(20)을 모두 덮도록 구성될 수 있다.
2차원 물질(40)은 제1 절연층(30) 상에 배치될 수 있고, 2차원 물질(40)은 전자(electron)로 도핑(dopping)될 수 있다. 일 예로 2차원 물질로는 판(plate) 형상의 그래핀(graphene)이 사용될 수 있다. 전자가 도핑된 2차원 물질(40)은 게이트 전극(20)에 게이트 전압이 인가되는 경우에 전하를 운반하는 역할을 수행한다.
소스(source) 전극(50)은 2차원 물질(40) 상에 배치되고 2차원 물질(40)과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 일 예로 소스 전극(50)은 금(Au) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
드레인(drain) 전극(60)은 2차원 물질(40) 상에 배치되고 소스 전극(50)과 이격된 상태로 2차원 물질(40)과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 일 예로 드레인 전극(60)은 금(Au) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제2 절연층(70)은 소스 전극(50) 상에 배치되고, 제3 절연층(80)은 드레인 전극(60) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(70)에 의하여 소스 전극(50)은 절연되고, 제3 절연층(80)에 의하여 드레인 전극(60)이 절연될 수 있다. 또한 제2 절연층(70) 및 제3 절연층은 아래에서 설명할 1차원 구조체(90)들을 형성하기 위하여 산화아연 나노입자가 2차원 물질 상에 부착되는 경우에 산화아연 나노입자들이 소스 전극(50) 또는 드레인 전극(60) 상에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 일 예로 제2 절연층(70) 및 제3 절연층(80)은 각각 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 하프늄(HfO2), 산화 란탄(La2O3), 질화 규소(Si3N4), 산화 실리콘(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 산화 지르코늄(ZrO2), 폴리포비닐페놀(poly(4-vinylphenol), PVP), 폴리이미드(polyimide, PI), 및 테트라테트라콘테인 (tetratetracontane, TTC)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
1차원 구조체(90)들은 2차원 물질(40)로부터 수직한 방향을 따라 2차원 물질(40) 상에 배치될 수 있다. 1차원 구조체(90)는 금속 산화물로 이루어질 수 있고, 일 예로 금속 산화물은 산화 아연(ZnO), 산화 주석(SnO2) 및 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 일 예로 1차원 구조체(90)들로는 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)가 사용될 수 있고, 산화아연 나노로드는 자외선을 흡수하여 전자(electron)-정공(hole) 쌍을 발생시키고, 발생된 정공(hole)은 산화아연 나노로드에 흡착되어 있던 산소와 결합하여 탈착되고, 발생된 전자는 그래핀으로 이동하여 광전류를 만들고 디랙점(dirac point)의 이동을 유발한다. 이러한 디랙점(dirac point)의 이동을 기초로 전자의 이동량을 계산할 수 있고 전자의 이동량을 통하여 자외선의 세기를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계(S100); 게이트 전극 상에 제1 절연층을 형성하는 단계(S200), 제1 절연층 상에 2차원 물질을 형성하는 단계(S300), 상기 2차원 물질과 각각 전기적으로 연결되는 소스(source) 전극과 드레인(drain) 전극을 상기 2차원 물질 상에 서로 이격되도록 형성하는 단계(S400), 소스 전극과 드레인 전극 상에 각각 제2 절연층 및 제3 절연층을 형성하는 단계(S500), 2차원 물질에 전자를 도핑하는 단계(S600) 및 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 2차원 물질 상에 1차원 구조체들을 형성하는 단계(S700)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조하기 위하여, 실리콘, 유리 또는 플라스틱 재질의 기판 상에 메탈 쉐도우 마스크를 이용하고 물리 기상 증착법을 통하여 약 60㎚의 두께를 가지는 금속막인 게이트 전극을 형성한다(S100).
다음으로, 게이트 전극 상에 제1 절연층을 형성한다(S200). 일 예로 산화 알루미늄(Al2O3)을 원자층 증착법을 이용하여 게이트 전극 상에 약 150㎚의 두께를 가지는 제1 절연층을 형성한다.
다음으로, 제1 절연층 상에 2차원 물질을 형성한다(S300). 일 예로 약 75㎛의 두께를 가지는 구리막(copper foil)을 촉매로 이용하여 그래핀을 합성한 후, 금(Au)을 이용한 전사 방법을 통하여 단층 구조를 가지는 그래핀을 제1 절연층 상에 형성한다.
다음으로, 2차원 물질과 각각 전기적으로 연결되는 소스(source) 전극과 드레인(drain) 전극을 2차원 물질 상에 서로 이격되도록 형성한다(S400). 일 예로 약 5㎚의 두께를 가지는 크롬(Cr)과 약 50㎛의 두께를 가지는 금(Au)을 메탈 쉐도우 마스크를 이용하고 열 증착법을 통하여 2차원 물질 상에 각각 소스 전극과 드레인 전극을 서로 이격되도록 형성할 수 있다. 소스 전극의 일부분은 2차원 물질의 일 단부 상에 접촉되고 소스 전극의 다른 부분은 2차원 물질 상에 접촉되도록 형성될 수 있고, 드레인 전극의 일부분은 2차원 물질의 상기 일 단부와 반대되는 타 단부 상에 접촉되고 드레인 전극의 다른 부분은 2차원 물질 상에 접촉됨으로써 소스 전극과 드레인 전극이 서로 이격되면서도 각각 2차원 물질과 각각 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
다음으로, 2차원 물질에 전자를 도핑한다(S500). 일 예로 2차원 물질을 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI)에 노출시켜 2차원 물질에 전자가 도핑되도록 한다. 이를 위하여 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI)이 수용되어 있는 용기안에 2차원 물질을 넣어 2차원 물질을 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI)에 노출시킬 수 있다.
다음으로, 소스 전극과 드레인 전극 상에 각각 제2 절연층 및 제3 절연층을 형성한다(S600). 일 예로 테트라테트라콘테인(tetratetracontane, TTC)을 메탈 쉐도우 마스크를 이용하고 열 증착법을 통하여 소스 전극과 드레인 전극 상에 제2 절연층 및 제3 절연층을 각각 형성한다.
마지막으로, 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 2차원 물질 상에 1차원 구조체들을 형성한다(S700). 이를 위하여 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 2차원 물질 상에 산화아연 1차원 구조체들을 형성하는 단계(S700)는 제1 용액에 상기 2차원 물질을 노출시키고 일정 시간 동안 방치하는 단계(S720), 탈이온화수를 이용하여 2차원 물질을 세척하고 가열하는 단계(S740); 및 제2 용액에 2차원 물질을 노출시키고 일정 시간 동안 가열하는 단계(S760)를 포함할 수 있다.
일 예로 제1 용액은 산화아연(ZnO) 나노입자 및 부틸아세테이트(butylacetate)를 포함할 수 있고, 산화아연 나노입자는 부틸아세테이트(butylacetate)에 분산되어 있으며, 산화아연 나노입자의 농도는 제1 용액의 총 중량에 대하여 약 5중량%일 수 있다. 이러한 제1 용액을 주사기를 이용하여 그래핀 상에 떨어뜨려 그래핀이 제1 용액에 노출될 수 있도록 할 수 있다. 제1 용액에 노출된 그래핀을 약 5분 동안 방치시킨다.
다음으로, 탈이온화수를 이용하여 부틸아세테이트(butylacetate)를 제거하고, 핫플레이트를 이용하여 약 150℃의 온도로 약 30분 동안 가열함으로써 상기 탈이온화수를 증발시켜 산화아연 나노입자들이 그래핀 상에 부착되도록 할 수 있다.
마지막으로, 그래핀 상에 산화아연 나노로드들을 형성하기 위하여, 징크니트레이트헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate, Zn(NO3)2·6H2O), 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine) 및 탈이온화수를 포함하는 제2 용액에 산화아연 나노입자들이 부착된 그래핀을 노출시키고 오븐을 이용하여 약 90℃의 온도로 약 4시간 동안 가열함으로써 산화아연 나노로드들을 형성한다. 일 예로 제2 용액은 20mM의 징크니트레이트헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate, Zn(NO3)2·6H2O)와 200㎖의 탈이온화수에 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine)을 첨가한 용액을 각각 1:1 비율로 혼합함으로써 제조될 수 있다.
이와 같은 과정을 통하여, 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서를 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 전자가 도핑되기 전의 그래핀을 라만 분광법을 통하여 측정한 그래프이다.
도 3을 참조하면, G-밴드 피크(peak)는 약 1585㎝-1에서, 2D-밴드 피크(peak)는 약 2678㎝-1에서 두 개의 주요 산란 피크가 나타났으며, G-밴드 피크와 2D-밴드 피크의 위치 및 2D-밴드의 강도(intensity)와 G-밴드의 강도(intensity)의 비율을 고려할 때 그래핀의 막질이 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, D-밴드 피크(peak)가 G-밴드 피크(peak)보다 작은 세기를 가지는 것을 보아 결함을 거의 없는 그래핀이 형성되었음을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 전자가 도핑되기 전의 그래핀을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 4를 참조하면, 그래핀의 표면이 평평하고 매끄럽게 형성됨을 확인할 수 있고, 그래핀에 균열이나 접히는 부분 없이 우수하게 형성되었음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 그래핀 상에 산화아연 나노입자들이 부착되어 있는 상태를 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 5를 참조하면, 그래핀 표면 상에 산화아연 나노입자들이 잘 부착되어 있음을 확인할 수 있고, 부착된 산화아연 나노입자들의 평균 약 50㎚ 크기를 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서의 그래핀 상에 배치된 산화아연 나노로드들을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6을 참조하면, 산화아연 나노로드들이 서로 밀집된 상태로 배치되어 있음을 확인할 수 있어 산화아연 나노로드들의 밀집도가 높은 것을 확인할 수 있으며, 산화아연 나노로드들이 그래핀으로부터 수직한 방향으로 성장되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 성장된 산화아연 나노로드들의 길이는 약 2㎛이고 직경은 수십 나노미터(㎚)인 것을 확인할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 인가되는 게이트 전압과 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 단위면적당 세기를 달리하면서 측정한 소스-드레인 전류의 크기를 측정한 그래프이고, 도 7b는 도 7a의 내부에 도시되어 있는 그래프를 확대한 그래프이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 조사되는 자외선의 세기가 약 53㎼㎤에서 약 1㎽㎤까지 증가하는 경우에 측정되는 각각의 소스-드레인 전류(source-drain current, ID)의 크기가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 자외선이 조사되지 않는 경우(No UV)와 자외선을 조사하다가 차단한 경우(release)의 그래프가 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여 조사되는 자외선의 세기가 증가할수록 소스-드레인 전류(source-drain current, ID)의 크기가 증가되며, 조사되는 자외선이 차단되는 경우에는 자외선이 조사되지 않았던 원래 상태로 돌아오는 것을 확인할 수 있다. 또한 각각의 자외선 세기에 대한 게이트 전압에 따른 소스-드레인 전류 그래프를 참조하면, 각각의 그래프의 최저점인 디랙점(dirac point)이 그래프 상의 좌측방향으로 이동함을 확인할 수 있고, 자외선이 조사되는 경우에 디랙점이 이동하는 이유는 산화아연 나노로드에서 발생한 전자들이 그래핀으로 이동하여 그래핀에 도핑 효과를 나타내기 때문인 것으로 추측된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 강도(Intensity)에 따른 민감도(Sensitivity)를 측정한 그래프이다. 민감도는 자외선이 조사되지 않는 경우에 디랙점의 게이트 전압(VDirac)의 크기에 대하여 자외선이 조사된 경우에 디랙점의 게이트 전압에서 자외선이 조사되지 않은 경우에 디랙점의 게이트 전압의 크기의 차이(△VDirac)에 대한 비율로 측정하였다.
도 8을 참조하면, 자외선의 강도의 세기가 증가할수록 민감도가 증가하는 것을 확인할 수 있고, 강도의 크기가 증가할수록 민감도의 증가율은 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 강도(Intensity)에 따라 이동되는 단위면적당 전하의 농도(concentration)를 측정한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 자외선의 강도가 증가할수록 그래핀의 단위면적당 이동되는 전하의 농도가 상승하는 것으로 확인할 수 있고, 이동되는 전하의 농도를 고려하여 조사되고 있는 자외선의 강도를 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 세기를 달리하여 각각 자외선을 조사하고 조사되는 자외선을 차단한 경우에 반응(response)을 측정한 그래프이다. 도 10의 반응(response)은 자외선이 조사되지 않는 경우에 디랙점의 드레인 전류(ID)의 크기에 대하여 자외선이 조사된 경우에 디랙점의 드레인 전류에서 자외선이 조사되지 않은 경우에 디랙점의 드레인 전류의 크기의 차이(△ID)에 대한 비율로 측정하였다.
도 10을 참조하면, 자외선이 조사되는 경우에 각각 반응값이 출력됨을 확인할 수 있고, 이를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서는 자외선이 조사되는 순간(UV ON)에 바로 자외선이 조사되고 있음을 감지할 수 있기 때문에 반응이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 365㎚ 파장의 자외선의 세기에 따른 반응을 측정한 그래프이다.
도 11을 참조하면, 조사되는 자외선의 세기(Intensity)가 증가할수록 반응(Response)이 증가함을 확인할 수 있고, 강도의 크기가 증가할수록 반응의 증가율은 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에 조사되는 빛의 파장에 따라 빛을 조사하였다가 조사되는 빛을 차단한 결과를 측정한 그래프이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서에서 파장에 따른 반응을 측정한 그래프이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 자외선 파장 대역을 벗어난 파장의 빛(400㎚, 500㎚, 550㎚, 600㎚, 700㎚ 및 800㎚)의 경우에는 반응(response)가 0%였지만, 자외선 파장 대역의 빛(250㎚, 270㎚, 300㎚, 310㎚, 320㎚, 330㎚, 340㎚, 350㎚, 360㎚, 365㎚, 370㎚, 375㎚ 및 380㎚)의 경우에는 각각 조사된 경우에 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있다. 이는 산화아연의 밴드갭이 약 3.37eV이고, 빛의 에너지가 산화아연 밴드갭보다 적으면 가전대의 전자들을 여기 시키는데 충분하지 않고, 이와 반대로 조사되는 빛의 에너지가 산화아연의 밴드갭보다 큰 경우에만 전자가 여기될 수 있기 때문인 것으로 사료된다. 이를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서는 자외선 대역의 빛만 선택적으로 감지할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서
10: 기판 20: 게이트 전극
30: 제1 절연층 40: 2차원 물질
50: 소스(source) 전극 60: 드레인(drain) 전극
70: 제2 절연층 80: 제3 절연층
90: 1차원 구조체
10: 기판 20: 게이트 전극
30: 제1 절연층 40: 2차원 물질
50: 소스(source) 전극 60: 드레인(drain) 전극
70: 제2 절연층 80: 제3 절연층
90: 1차원 구조체
Claims (12)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 상에 제1 절연층을 형성하는 단계;
상기 제1 절연층 상에 2차원 물질을 형성하는 단계;
상기 2차원 물질과 각각 전기적으로 연결되는 소스(source) 전극과 드레인(drain) 전극을 상기 2차원 물질 상에 서로 이격되도록 형성하는 단계;
상기 2차원 물질에 전자를 도핑하는 단계;
상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 상에 각각 제2 절연층 및 제3 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 상기 2차원 물질 상에 1차원 구조체들을 형성하는 단계를 포함하는, 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 2차원 물질에 전자를 도핑하는 단계는,
상기 2차원 물질을 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI)에 노출시켜 이루어지는, 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 2차원 물질로부터 수직한 방향을 따라 상기 2차원 물질 상에 1차원 구조체들을 형성하는 단계는,
제1 용액에 상기 2차원 물질을 노출시키고 일정 시간 동안 방치하는 단계;
탈이온화수를 이용하여 상기 2차원 물질을 세척하고 가열하는 단계; 및
제2 용액에 상기 2차원 물질을 노출시키고 일정 시간 동안 가열하는 단계를 포함하는, 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 제1 용액은,
산화아연(ZnO) 나노입자 및 부틸아세테이트(butylacetate)를 포함하는, 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 제2 용액은,
징크니트레이트헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate, Zn(NO3)2·6H2O), 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine) 및 탈이온화수를 포함하는, 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150053893A KR101581634B1 (ko) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150053893A KR101581634B1 (ko) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR101581634B1 true KR101581634B1 (ko) | 2015-12-30 |
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|---|---|---|---|
| KR1020150053893A KR101581634B1 (ko) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | 전계효과 트랜지스터를 이용한 자외선 센서 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR101581634B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101912913B1 (ko) * | 2016-11-09 | 2018-10-29 | 동국대학교 산학협력단 | 자외선 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR20180126228A (ko) * | 2017-05-17 | 2018-11-27 | 성균관대학교산학협력단 | 금속 산화물 나노로드와 환원된 그래핀 옥사이드의 하이브리드 구조를 이용한 쇼트키 다이오드 기체 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR102064270B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2020-01-09 | 충남대학교산학협력단 | 나노 로드를 포함하는 트랜지스터 구조의 고감도 자외선 감지 소자형 자외선 센서 및 그 제조방법 |
| KR20200015080A (ko) | 2018-08-02 | 2020-02-12 | 광주과학기술원 | 고효율 자외선 광 트랜지스터 및 이의 제조방법 |
| CN111900091A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 天津大学 | 一种二维纳米半导体材料掺杂方法 |
| CN111896104A (zh) * | 2020-07-26 | 2020-11-06 | 复旦大学 | 一种基于核酸材料的紫外剂量探测器及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120085211A (ko) * | 2011-01-21 | 2012-07-31 | 성균관대학교산학협력단 | 연장된 게이트 전극이 형성된 전계효과 트랜지스터형 신호변환기를 이용한 투명성 이온 감지 센서칩 및 이의 제조방법 |
| KR20140058013A (ko) * | 2012-11-05 | 2014-05-14 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 소자 및 이로부터의 신호를 처리하는 방법 |
-
2015
- 2015-04-16 KR KR1020150053893A patent/KR101581634B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120085211A (ko) * | 2011-01-21 | 2012-07-31 | 성균관대학교산학협력단 | 연장된 게이트 전극이 형성된 전계효과 트랜지스터형 신호변환기를 이용한 투명성 이온 감지 센서칩 및 이의 제조방법 |
| KR20140058013A (ko) * | 2012-11-05 | 2014-05-14 | 삼성전자주식회사 | 나노갭 소자 및 이로부터의 신호를 처리하는 방법 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101912913B1 (ko) * | 2016-11-09 | 2018-10-29 | 동국대학교 산학협력단 | 자외선 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR20180126228A (ko) * | 2017-05-17 | 2018-11-27 | 성균관대학교산학협력단 | 금속 산화물 나노로드와 환원된 그래핀 옥사이드의 하이브리드 구조를 이용한 쇼트키 다이오드 기체 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR101957018B1 (ko) | 2017-05-17 | 2019-03-11 | 성균관대학교산학협력단 | 금속 산화물 나노로드와 환원된 그래핀 옥사이드의 하이브리드 구조를 이용한 쇼트키 다이오드 기체 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR102064270B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2020-01-09 | 충남대학교산학협력단 | 나노 로드를 포함하는 트랜지스터 구조의 고감도 자외선 감지 소자형 자외선 센서 및 그 제조방법 |
| KR20200015080A (ko) | 2018-08-02 | 2020-02-12 | 광주과학기술원 | 고효율 자외선 광 트랜지스터 및 이의 제조방법 |
| CN111900091A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 天津大学 | 一种二维纳米半导体材料掺杂方法 |
| CN111900091B (zh) * | 2019-05-05 | 2024-01-23 | 天津大学 | 一种二维纳米半导体材料掺杂方法 |
| CN111896104A (zh) * | 2020-07-26 | 2020-11-06 | 复旦大学 | 一种基于核酸材料的紫外剂量探测器及其制备方法 |
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