KR101903848B1 - 유연성 반도체 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유연성 반도체 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연성 금속 필름, 상기 유연성 금속 필름 상에 배치되며, 이차원 층상 재료를 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되며, 에피택시얼 성장으로 이루어진 반도체층을 포함하는, 유연성 반도체 필름을 제공한다.

Description

유연성 반도체 필름 및 그 제조 방법{FLEXIBLE SEMICONDUCTOR FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 유연성 반도체 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유연성 금속 필름 상에 화학기상 반응을 통하여 이차원 층상 재료로 형성된 중간층과 에피택시얼 성장된 반도체층이 배치된 유연성 반도체 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유연성 반도체 소자를 구현하기 위해서는 유연한 기판 위에 고품질 반도체를 성장할 수 있어야 한다. 특히, 우수한 성능의 반도체 소자를 제작하기 위해서는 기판의 우수한 결정성 위에 반도체가 고품질의 에피택시얼 성장으로 이루어지는 것이 중요하다.
현존하고 있는 유연성 기판으로는 크게 박형 유리, 플라스틱, 그리고 금속 기판이 활용되지만, 기판 결정성의 부재, 반도체 성장 온도에서의 불안정성 등의 이유로 반도체의 고품질 에피택시얼 성장에 적합하진 않다. 또한, 쉽게 깨짐(박형유리), 열과 수분에 취약함(플라스틱), 그리고 표면조도가 나쁨(금속기판) 등 과 같은 각각의 한계점도 지니고 있다. 이에, 고성능과 안정성이 우수한 유연성 반도체 소자를 제작하기 위해서는 고품질 에피택시얼 성장이 가능한 유연성 기판이 필요하다.
특허문헌 1: 한국공개특허공보 제10-2007-0038407호(2007.04.10)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존 유연기판의 문제점을 해결하고자, 고품질 에피택시얼 반도체 성장이 가능한 유연성 기판, 그리고 이로 제작 가능한 고품질 유연성 반도체 필름 및 그 제조 방법을 제공한다.
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본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연성 금속 필름, 상기 유연성 금속 필름 상에 배치되며, 이차원 층상 재료를 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되며, 에피택시얼 성장으로 이루어진 반도체층을 포함하는, 유연성 반도체 필름을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유연성 금속 필름을 준비하는 단계, 상기 유연성 금속 필름 상에 이차원 층상 재료를 이용하여 중간층을 형성하는 단계, 및 상기 중간층 상에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유연성 금속 필름을 준비하는 단계, 상기 유연성 금속 필름 상에 금속층을 형성하는 단계, 상기 금속층 상에 이차원 층상 재료를 이용하여 중간층을 형성하는 단계, 및 상기 중간층 상에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 유연성 금속 필름 상에 이차원 층상 재료로 형성된 중간층이 배치되고 고품질의 에피택시얼 성장으로 중간층 상에 반도체층을 배치함으로써, 강도를 강화시키고, 표면 조도를 향상시키며, 열과 수분에 취약한 점을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 유연성 금속 필름에 화학기상법으로 이차원 층상 재료의 중간층을 성장시키고, 그 위에 반도체 물질을 고품질 에피택시얼(epitaxial) 성장시켜 강도를 강화시키고, 표면 조도를 향상시키며, 열과 수분에 취약한 점을 개선할 수 있는 유연성 반도체 필름을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 고온 공정에서 반도체를 균일하게 에피탁시얼 성장시켜 고품질의 반도체층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 유연성 금속 필름 상에 금속층을 형성하여 금속층의 결정성을 향상시키고, 금속층 상에 이차원 층상 재료로 중간층을 성장시킴으로써, 금속층의 결정성에 따라 중간층을 균일하게 에피택시얼 성장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 마스크 패턴을 이용하여 금속층을 형성한 후 금속층 상에 이차원 층상 재료로 중간층을 성장시킴으로써, 금속층을 정밀하게 형성할 수 있고, 금속층의 결정성을 향상시킬 수 있으며, 금속층의 결정성에 따라 중간층을 균일하게 에피택시얼 성장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 세부 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 어닐링 과정의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 이차원 층상 재료의 에피택시얼 성장 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 물질의 에피택시얼 성장 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 7의 세부 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 도 9의 세부 과정을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름은 유연성 금속 필름(110), 중간층(150) 및 반도체층(160)을 포함할 수 있다.
유연성 금속 필름(110)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동(brass), 청동(bronze), 스테인레스 스틸(stainless steel) 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그 합금을 포함할 수 있다.
여기서, 유연성 금속 필름(110)은 금속 표면의 결정성을 만들기 위해 열적 어닐링 처리가 될 수 있다. 즉, 유연성 금속 필름(110)은 고온 상태에서 열적 어닐링 과정을 통해 금속 표면의 결정성이 향상될 수 있다.
중간층(150)은 이차원 층상 재료로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 중간층(150)은 탄소, 붕소, 질소, 전이금속(transition metal), 칼코젠(O, S, Se, Te 등)의 원자 또는 이를 포함하는 화합물의 기상 화학반응을 이용해서 성장할 수 있는 이차원 결정성 층상 재료로 그래핀(graphene), h-BN, MoS2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2, ZrS2, ZrSe2, NbS2, TaS2, TiS2, NiSe2, GaSe, GaTe, InSe, Bi2Se3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 붕소을 포함하는 화합물은 단원소 붕소 결정 및 염화 붕소, 불화 붕소, 브롬화 붕소, 요오드화 붕소를 포함한 염화 붕소물, 염화 붕소를 포함한 복합 화합물, 산화 붕소, 트리에틸 보레이트(Triethyl borate), 트리이소프로필 보레이트(Triisoproply borate), 붕산 무수물(Boric anhydride), 보레인(Borane), 보레인 피리딘 착물(Borane pyridine complex), Tri-tert-부틸 보레이트(butyl borate), 데카보레인(decaborane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 질소를 포함하는 화합물은 암모니아, 피라진(pyrazine), N2, NH3, 및 NR2H 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 탄소를 포함한 화합물은 CH4을 포함하는 탄화수소 계열 화합물일 수 있다.
또한, 붕소와 질소를 동시에 포함하는 화합물로써 암모니아 보레인(ammonia borane), 보라진(borazine), 보레인 착물(borane complex), 보레인 디메틸아민 착물(borone dimethylamine complex), 보레인 피리딘 착물(borane pyridine complex) 등 보레인(Borane)과 아민기가 존재하는 복합물들이 사용될 수 있다.
이러한 화학기상법으로 성장되는 이차원 층상 재료는 전구체 원소의 증기 상태이거나, 각 전구체 원소를 포함한 각각의 화합물의 열분해에 의해 생성된 원자들 사이의 화학결합에 의해 제조될 수 있다.
반도체층(160)은 중간층(150) 상에 화학기상법으로 III/V, II/VI 등 반도체 물질을 이차원 층상 재료의 결정학적 방위에 맞게 에피택시 성장시켜 형성될 수 있다. 여기서, 반도체층(160)은 이차원 층상 재료의 표면 위에 반도체 물질이 잘 핵화되어 성장되도록 결정핵생성층(nucleation layer)(170)을 포함할 수 있다.
결정핵생성층(170)은 성장되는 반도체와 동종의 재료 또는 위아래 결정층의 격자 불일치를 중재해주는 다른 종류의 재료일 수 있다. 예를 들어, 이차원 층상 재료인 h-BN 위에 GaN을 에피탁시 성장시킬 때 AlN가 결정핵생성층으로 활용될 수 있다.
이러한 반도체층(160)은 IV, III/V, II/VI, IV/VI등의 반도체 및 반도체 화합물을 포함하는 재료로써 SiC, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnTe, PbSe, PbS, PbTe, SnS, SnS2, SnTe, AlInSb, GaAsN, GaAsSb, InAsSb, InGaSb, SiGe, SiSn, AlGaInP, AlInAs, InGaN, AlGaN, InGaP, HgZnTe, GaAsP, AlGaP, 및 InGaAs 중 적어도 하나 또는 그 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름은 유연성 금속 필름 상에 이차원 층상 재료로 형성된 중간층이 배치되고 고품질의 에피택시얼 성장으로 중간층 상에 반도체층을 배치함으로써, 강도를 강화시키고, 표면 조도를 향상시키며, 열과 수분에 취약한 점을 개선시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 세부 과정을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 유연성 금속 필름을 준비하는 단계(S110), 유연성 금속 필름 상에 절연 물질로 마스크 패턴을 형성하는 단계(S120), 마스크 패턴이 형성된 유연성 금속 필름 상에 이차원 층상 재료를 이용하여 중간층을 형성하는 단계(S130), 및 중간층 상에 반도체층을 형성하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
단계 S110에서는, 유연성 금속 필름(110)을 준비하고, 유연성 금속 필름(110)에 열적 어닐링을 수행하여 금속 표면의 결정성을 향상시킬 수 있다. 어닐링 과정에서는 필요에 따라 수소를 주입할 수 있으며, 수소와 함께 질소나 아르곤을 사용할 수 있다. 이때, 유연성 금속 필름(110)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동(brass), 청동(bronze), 스테인레스 스틸(stainless steel) 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그 합금을 포함할 수 있다.
예를 들면, 단계 S110에서는, 약 1000℃ ~ 약 1200℃ 의 온도에서 수소를 주입하면서 니켈 필름(110)을 어닐링할 수 있다. 이를 통해, 니켈 필름(110)은 금속 결정의 방위가 111면 방향으로 정렬될 수 있으며, 이후 적층되는 이차원 층상 재료를 균일하게 에피택시얼 성장시킬 수 있다.
다만, 유연성 금속 필름(110)의 어닐링 조건은 유연성 금속 필름의 종류에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 구리 필름은 약 800℃ ~ 약 1000℃ 의 온도에서 어닐링할 수 있다.
도 4를 참조하면, 경과 시간에 따른 구리 필름의 어닐링 과정을 확인할 수 있다.
단계 S120에서는, 유연성 금속 필름(110) 상에 절연 물질로 마스크 패턴(120)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 니켈 필름(110) 상에 SiO2를 증착하고, 포토리소그래피 공정을 이용하여 SiO2의 마스크 패턴(120)을 형성할 수 있다.
단계 S130에서는, 마스크 패턴(120)이 형성된 유연성 금속 필름(110) 상에 이차원 층상 재료를 성장시켜 중간층(150)을 형성할 수 있다.
여기서, 이차원 층상 재료는 탄소, 붕소, 질소, 전이금속(transition metal), 칼코젠(O, S, Se, Te 등)의 원자 또는 이를 포함하는 화합물의 기상 화학반응을 이용해서 성장할 수 있는 이차원 결정성 층상 재료로 그래핀(graphene), h-BN, MoS2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2, ZrS2, ZrSe2, NbS2, TaS2, TiS2, NiSe2, GaSe, GaTe, InSe, Bi2Se3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 마스크 패턴(120)로 인해 노출된 유연성 금속 필름(110) 상에 화학기상증착법으로 h-BN을 성장시켜 중간층(150)을 형성할 수 있다. 이때, 공정 조건은 약 1050℃의 온도, 약 400mbar의 가스 주입 압력, 주입 가스(H2, NH3, TEB) V/III 비율(약 9000 ~ 약 35000)으로 설정할 수 있다.
한편, 질화붕소 화합물 반도체 성장을 위한 붕소와 질소의 소스로는 암모니아 보레인(ammonia-borane) 화합물을 가열하여, 이의 증기를 주입할 수 있으며, 또는, 복합 화합물이 아닌 단일 화합물로써 암모니아, 보레인이 각각 질소와 붕소의 원료로 사용될 수 있다.
또한, 유기-금속 기상 소스도 사용 가능하다. 예를 들어, 보론의 경우는 트리에틸보레이트(triethyl borate)가 사용 가능하다. 이렇게 주입된 기상 화합물들은 열분해 과정에 의해 화학결합이 깨어지고, 붕소, 질소 원자들이 제공되게 된다. 이때, 금속 기판 패턴의 표면에서 금속의 촉매효과로 인하여 화학반응이 쉽게 일어나 질화붕소 화합물 반도체가 유연성 금속 기판 표면에 성장될 수 있다.
한편, 성장 전구체(precursor) 화합물의 주입 정도를 시간에 따라 조절할 수 있다. 소스 주입을 조절하게 되면, 원자들의 표면 이동도에 맞추어 화학 반응을 촉진 또는 지연 시키는 등 표면 화학 반응을 제어 할 수 있다.
상기와 같은, 중간층(150)은 도 5에 도시된 바와 같이 열처리된 유연성 금속 필름(110)과 같이 균일한 결정 방위를 갖는 금속 표면에서 이차원 층상 재료가 에피택시얼 성장할 수 있다. 도 5에서는 니켈 필름(110) 상에서 균일하게 에피택시얼 성장한 h-BN을 확인할 수 있다.
단계 S140에서는, 중간층(150) 상에 에피택시얼 성장되는 반도체 물질로 반도체층(160)을 형성할 수 있다.
반도체층(160)은 중간층(150) 상에 화학기상법으로 III/V, II/VI 등 반도체 물질을 이차원 층상 재료의 결정학적 방위에 맞게 에피택시얼 성장시켜 형성할 수 있다.
여기서, 단계 S140에서는, 이차원 층상 재료의 표면 위에 반도체 물질이 잘 핵화되어 성장되도록 성장되는 반도체와 동종의 재료 또는 위아래 결정층의 격자 불일치를 중재해주는 다른 종류의 재료로 결정핵생성층(nucleation layer)(170)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 이차원 층상 재료인 h-BN 위에 GaN을 에피탁시 성장시킬 때 AlN를 이용하여 결정핵생성층을 형성할 수 있다.
예를 들면, 결정핵생성층은 약 550℃의 온도, 약 400mbar의 가스 주입 압력, 주입 가스(H2, NH3, TMG), 약 1200의 V/III 비율로 설정된 공정 조건으로 형성할 수 있다.
이러한 반도체층(160)은 IV, III/V, II/VI, IV/VI등의 반도체 및 반도체 화합물을 포함하는 재료로써 SiC, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnTe, PbSe, PbS, PbTe, SnS, SnS2, SnTe, AlInSb, GaAsN, GaAsSb, InAsSb, InGaSb, SiGe, SiSn, AlGaInP, AlInAs, InGaN, AlGaN, InGaP, HgZnTe, GaAsP, AlGaP, 및 InGaAs 중 적어도 하나 또는 그 화합물로 형성할 수 있다.
예를 들면, 반도체층(160)은 약 1050℃의 온도, 약 400mbar의 가스 주입 압력, 주입 가스(H2, NH3, TMG), 약 600의 V/III 비율로 설정된 공정 조건으로 형성할 수 있다.
상기와 같은 반도체층을 형성하는 단계에서는 도 6에 도시된 바와 같이 h-BN과 같이 균일한 결정방위를 갖는 이차원 층상 재료의 표면 상에 GaN과 같은 반도체 물질을 에피택시얼 성장시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 유연성 금속 필름에 화학기상법으로 이차원 층상 재료의 중간층을 성장시키고, 그 위에 반도체 물질을 고품질 에피택시얼(epitaxial) 성장시켜 강도를 강화시키고, 표면 조도를 향상시키며, 열과 수분에 취약한 점을 개선할 수 있는 유연성 반도체 필름을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 고온 공정에서 반도체를 균일하게 에피탁시얼 성장시켜 고품질의 반도체층을 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 7의 세부 과정을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 유연성 금속 필름을 준비하는 단계(S210), 유연성 금속 필름 상에 금속층을 형성하는 단계(220), 금속층 상에 이차원 층상 재료를 이용하여 중간층을 형성하는 단계(S230), 및 중간층 상에 반도체층을 형성하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
여기서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법과 실질적으로 동일한 과정이나 방법에 대해서 간략하게 설명한다.
단계 S210에서는, 유연성 금속 필름(110)을 준비하고, 유연성 금속 필름(110)에 열적 어닐링을 수행하여 금속 표면의 결정성을 향상시킬 수 있다.
단계 S220에서는, 유연성 금속 필름(110) 상에 금속을 증착한 후 패터닝하여 금속층(130)을 형성할 수 있다.
여기서, 금속층(130)은 유연성 금속 필름(110)과 같은 금속, 예컨대, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동(brass), 청동(bronze), 스테인레스 스틸(stainless steel) 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그 합금으로 형성할 수 있다.
단계 S230에서는, 금속층(130) 상에 이차원 층상 재료를 성장시켜 중간층(150)을 형성할 수 있다.
단계 S240에서는, 중간층(150) 상에 에피택시얼 성장되는 반도체 물질로 반도체층(160)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 유연성 금속 필름 상에 금속층을 형성하여 금속층의 결정성을 향상시키고, 금속층 상에 이차원 층상 재료로 중간층을 성장시킴으로써, 금속층의 결정성에 따라 중간층을 균일하게 에피택시얼 성장시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 도 9의 세부 과정을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 유연성 금속 필름을 준비하는 단계(S310), 유연성 금속 필름 상에 절연 물질로 마스크 패턴을 형성하는 단계(S320), 마스크 패턴 상에 포토레지스트를 형성하는 단계(S330), 마스크 패턴이 형성된 유연성 금속 필름 상에 금속층을 형성하는 단계(S340), 마스크 패턴 상의 금속층을 제거하는 단계(S350), 금속층 상에 이차원 층상 재료를 이용하여 중간층을 형성하는 단계(S360), 및 중간층 상에 반도체층을 형성하는 단계(S370)을 포함할 수 있다.
여기서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법과 동일한 과정이나 방법에 대해서 간략하게 설명한다.
단계 S310에서는, 유연성 금속 필름(110)을 준비하고, 유연성 금속 필름(110)에 열적 어닐링을 수행하여 금속 표면의 결정성을 향상시킬 수 있다.
단계 S320에서는, 유연성 금속 필름(110) 상에 절연 물질로 마스크 패턴(120)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 니켈 필름(110) 상에 SiO2를 증착하고, 포토리소그래피 공정을 이용하여 SiO2의 마스크 패턴(120)을 형성할 수 있다.
단계 S330에서는, 마스크 패턴(120) 상에 포토레지스트(PR)(125)를 형성할 수 있다.
단계 S340에서는, 포토레지스트(125)가 증착된 마스크 패턴(120) 및 유연성 금속 필름(110) 상에 금속을 증착하여 금속층(130)을 형성할 수 있다.
단계 S350에서는, 포토레지스트를 현상하여 마스크 패턴(120) 상의 금속층(130)을 제거할 수 있다.
단계 S360에서는, 금속층(130) 상에 이차원 층상 재료를 성장시켜 중간층(150)을 형성할 수 있다.
단계 S370에서는, 중간층(150) 상에 에피택시얼 성장되는 반도체 물질로 반도체층(160)을 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유연성 반도체 필름의 제조 방법은 마스크 패턴을 이용하여 금속층을 형성한 후 금속층 상에 이차원 층상 재료로 중간층을 성장시킴으로써, 금속층을 정밀하게 형성할 수 있고, 금속층의 결정성을 향상시킬 수 있으며, 금속층의 결정성에 따라 중간층을 균일하게 에피택시얼 성장시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110: 유연성 금속 필름
120: 마스크 패턴
130: 금속층
150: 중간층
160: 반도체층

Claims (19)

  1. 향상된 금속 표면의 결정성을 갖도록 열적 어닐링 처리되어 금속 결정의 방위가 정렬된 유연성 금속 필름;
    상기 유연성 금속 필름 상에 배치되며, 에피택시얼 성장된 이차원 층상 재료를 포함하여 상기 유연성 금속 필름의 금속 결정의 정렬된 결정 방위로 인한 향상된 결정성을 갖는 중간층; 및
    상기 중간층 상에 배치되며, 에피택시얼 성장으로 이루어진 반도체층;
    을 포함하는, 유연성 반도체 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 금속 필름은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동(brass), 청동(bronze), 스테인레스 스틸(stainless steel) 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그 합금을 포함하는, 유연성 반도체 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이차원 층상 재료는 탄소, 붕소, 질소, 전이금속, 및 칼코젠 원자 중 적어도 하나 또는 그 화합물의 기상 화학반응을 이용하여 성장하는 물질을 포함하되,
    상기 칼코젠 원자는 O, S, Se, 및 Te 중 적어도 하나를 포함하는, 유연성 반도체 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이차원 층상 재료는 그래핀(graphene), h-BN, MoS2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2, ZrS2, ZrSe2, NbS2, TaS2, TiS2, NiSe2, GaSe, GaTe, InSe, Bi2Se3 중 적어도 하나를 포함하는, 유연성 반도체 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층은 IV, III/V, II/VI, 및 IV/VI 중 적어도 하나의 반도체 물질 또는 그 반도체 화합물을 포함하는, 유연성 반도체 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반도체층은 SiC, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnTe, PbSe, PbS, PbTe, SnS, SnS2, SnTe, AlInSb, GaAsN, GaAsSb, InAsSb, InGaSb, SiGe, SiSn, AlGaInP, AlInAs, InGaN, AlGaN, InGaP, HgZnTe, GaAsP, AlGaP, 및 InGaAs 중 적어도 하나 또는 그 화합물을 포함하는, 유연성 반도체 필름.
  8. 삭제
  9. 유연성 금속 필름을 준비하는 단계;
    향상된 금속 표면 결정성을 갖도록 상기 유연성 금속 필름의 종류에 따라 미리 설정된 온도로 상기 유연성 금속 필름에 열적 어닐링을 수행하여 금속 결정의 방위를 정렬하는 단계;
    상기 유연성 금속 필름 상에 이차원 층상 재료를 에피택시얼 성장시켜 상기 금속 결정의 정렬된 결정 방위로 인한 향상된 결정성을 갖는 중간층을 형성하는 단계;
    연속적으로 상기 중간층 상에 반도체 물질을 에피택시얼 성장시켜 대면적 성장이 용이한 반도체층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유연성 금속 필름은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동(brass), 청동(bronze), 스테인레스 스틸(stainless steel) 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 그 합금을 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 이차원 층상 재료는 탄소, 붕소, 질소, 전이금속, 및 칼코젠 원자 중 적어도 하나 또는 그 화합물의 기상 화학반응을 이용하여 성장하는 물질을 포함하되,
    상기 칼코젠 원자는 O, S, Se, 및 Te 중 적어도 하나를 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이차원 층상 재료는 그래핀(graphene), h-BN, MoS2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2, ZrS2, ZrSe2, NbS2, TaS2, TiS2, NiSe2, GaSe, GaTe, InSe, Bi2Se3 중 적어도 하나를 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 반도체층은 IV, III/V, II/VI, 및 IV/VI 중 적어도 하나의 반도체 물질 또는 그 반도체 화합물을 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반도체층은 SiC, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnTe, PbSe, PbS, PbTe, SnS, SnS2, SnTe, AlInSb, GaAsN, GaAsSb, InAsSb, InGaSb, SiGe, SiSn, AlGaInP, AlInAs, InGaN, AlGaN, InGaP, HgZnTe, GaAsP, AlGaP, 및 InGaAs 중 적어도 하나 또는 그 화합물을 포함하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 유연성 금속 필름 상에 절연 물질로 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴 상에 포토레지스트를 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴이 형성된 상기 유연성 금속 필름 상에 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트를 현상하여 상기 마스크 패턴 상의 금속층을 제거하는 단계를 수행하여,
    금속층 상에 중간층을 이용하여 반도체 필름을 선택적으로 성장시켜 패터닝된 유연성 반도체 필름을 형성하는, 유연성 반도체 필름의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
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