KR102031594B1 - 2-d material based wavelength selective photodetector and method for manufacturing the same - Google Patents
2-d material based wavelength selective photodetector and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
본 발명은 2D 물질기반 파장선택성 광센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각 다른 영역의 광흡수 영역을 갖는 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용함으로써 하나의 소재를 기반으로 하는 각각의 다른 파장대의 빛을 흡수하는 이미지 센서 제작이 가능한 이종접합 금속 칼코겐 복합체, 그를 포함하는 2D 물질기반 파장선택성 광센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 2D material-based wavelength selective optical sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, by using a heterojunction metal chalcogenide composite having a light absorption region of a different region, each of which is based on a different material. The present invention relates to a heterojunction metal chalcogenide composite capable of fabricating an image sensor that absorbs light in a wavelength band, a 2D material-based wavelength selective optical sensor including the same, and a method of manufacturing the same.
주기율표 16족에 속하는 원소 중 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)의 세 원소를 황족원소 또는 칼코겐(chalcogens)이라고 하며, 금속 칼코게나이드(metal chacogenide)는 금속과 칼코겐의 화합물로서 그래핀과 유사한 구조를 가지는 나노 재료이다. 그 두께는 원자 수 층의 두께로 매우 얇기 때문에 유연하고 투명한 특성을 가지며, 전기적으로는 반도체, 도체 등의 다양한 성질을 보인다.Among the elements belonging to group 16 of the periodic table, three elements of sulfur (S), selenium (Se) and tellurium (Te) are called sulfur elements or chalcogens, and metal chacogenides are metals and chalcogenes. It is a nanomaterial with a structure similar to graphene as a compound of. Since the thickness is very thin as the thickness of the atomic layer, it has flexible and transparent properties, and electrically exhibits various properties such as semiconductors and conductors.
특히, 반도체 성질의 금속 칼코게나이드의 경우 적절한 밴드갭(band gap)을 가지면서 수백 ㎠/V·s의 전자 이동도를 보이므로 트랜지스터 등의 반도체 소자의 응용에 적합하고 향후 유연 트랜지스터 소자에 큰 잠재력을 가지고 있다.In particular, the metal chalcogenide of the semiconductor property has an electron band mobility of several hundred cm 2 / V · s while having an appropriate band gap, which is suitable for the application of semiconductor devices such as transistors, Has the potential.
금속 칼코게나이드 물질 중 가장 활발히 연구되고 있는 MoS2, WS2 등의 경우는 다이렉트 밴드갭(direct band gap)을 가지므로 효율적인 광 흡수가 일어날 수 있어 광센서, 태양전지 등의 광소자 응용에 적합하다. 또한, 전자 소자에도 응용이 가능하다. 이러한 금속 칼코게나이드 나노 박막을 제조하는 방법은 최근에 활발히 연구되어 왔다. 그러나 이와 같은 금속 칼코게나이드 박막이 위와 같은 소자로서 적용되기 위한 특성, 즉, 박막을 대면적으로 균일하게 그리고 연속적으로 합성할 수 있는 방법 등이 요구된다.If such MoS 2, WS 2, which have been studied the most active of the metal chalcogenide material can occur efficient light absorption, because of the direct band gap (direct band gap) suitable for optical device applications, such as optical sensors, solar cells Do. In addition, the present invention can be applied to electronic devices. The method for producing such metal chalcogenide nano thin film has been actively studied in recent years. However, such a metal chalcogenide thin film is required to be applied as a device as described above, that is, a method for synthesizing the thin film uniformly and continuously in a large area is required.
이와 함께, 이와 같은 금속 칼코게나이드 박막과 다른 박막의 이종 접합 박막을 이용하여 소자 등에 응용할 수 있는 가능성이 있으며, 이때 고품질의 이종 접합 박막을 형성할 수 있는 방안이 요구된다.Along with this, there is a possibility that the metal chalcogenide thin film and the other thin film of the heterojunction thin film can be applied to the device and the like, and at this time, a method for forming a high quality heterojunction thin film is required.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 각각 다른 영역의 광흡수 영역을 갖는 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a heterojunction metal chalcogenide composite having a light absorption region of each other region.
본 발명의 다른 목적은 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용함으로써, 기존의 컬러 필터를 이용하는 이미지 센서와 달리 하나의 소재를 기반으로 하는 각각의 다른 파장대의 빛을 흡수하는 이미지 센서 제작이 가능한 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 포함하는 전자소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to use a heterojunction metal chalcogen complex, unlike the conventional image sensor using a color filter, heterojunction capable of fabricating an image sensor that absorbs light of different wavelengths based on one material. It is to provide an electronic device comprising a metal chalcogen complex.
또한, 본 발명의 다른 목적은 저렴한 비용 및 간단한 공정을 통한 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a heterojunction metal chalcogenide composite through a low cost and simple process.
본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막; 상기 금속 칼코겐 박막 상에 형성되고, 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층;을 포함하고, 상기 금속 칼코겐 화합물 1은 상기 금속 칼코겐 화합물 2와 서로 다른 화합물인 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제공한다.According to an aspect of the present invention, a metal chalcogen thin film comprising a metal chalcogen compound 1; And a heterojunction layer formed on the metal chalcogenide thin film and including a metal chalcogenide compound 2, wherein the metal chalcogenide compound 1 is a different compound from the metal chalcogenide compound 2. Provide chalcogen complexes.
상기 이종접합층이 금속 칼코겐 화합물 2를 갖는 다수의 덴드라이트 또는 다수의 나노와이어를 포함할 수 있다.The heterojunction layer may include a plurality of dendrites or a plurality of nanowires having a metal chalcogen compound 2.
황화은(Ag2S), 황화금(Au2S), 황화백금(PtS2), 황화구리(Cu2S), 황화코발트(CoS2), 이황화몰리브덴(MoS2), 이황화텅스텐(WS2), 이황화바나튬(VS2), 이황화나이오븀(NbS2), 이셀렌몰리브덴(MoSe2), 이셀렌텅스텐(WSe2), 이텔렌몰리브덴(MoTe2), 및 이텔렌텅스텐(WTe2) 중에서 선택된 어느 하나를 상기 금속 칼코겐 화합물 1이 포함하고, 다른 하나를 상기 금속 칼코겐 화합물 2가 포함할 수 있다.Silver sulfide (Ag 2 S), gold sulfide (Au 2 S), platinum sulfide (PtS 2 ), copper sulfide (Cu 2 S), cobalt sulfide (CoS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ) , In vanadium disulfide (VS 2 ), niobium disulfide (NbS 2 ), iselenmolybdenum (MoSe 2 ), iselentungsten (WSe 2 ), yylene molybdenum (MoTe 2 ), and ytellene tungsten (WTe 2 ) Any one selected may include the metal chalcogen compound 1, and the other may include the metal chalcogen compound 2.
상기 이종접합층이 금속 나노입자를 추가로 포함할 수 있다.The heterojunction layer may further include metal nanoparticles.
상기 금속 나노입자가 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal nanoparticles are silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), titanium (Ti) and It may include one or more selected from tin (Sn).
상기 금속 칼코겐 박막이 고분자 1로 표면처리된 일면을 포함하고, 상기 이종접합층이 상기 표면처리된 일면 상에 나노와이어를 포함할 수 있다.The metal chalcogen thin film may include one surface surface treated with the polymer 1, and the heterojunction layer may include nanowires on the surface treated surface.
상기 고분자 1이 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴릭에시드(PAA) 및 폴리카프롤락톤(PCL) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The polymer 1 may include at least one selected from polystyrene, polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic acid (PAA), and polycaprolactone (PCL).
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체; 및 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 형성된 전극;을 포함하는 전자소자를 제공한다.According to another aspect of the invention, the heterojunction metal chalcogen complex; And an electrode formed on the heterojunction layer of the heterojunction metal chalcogenide composite.
상기 전자소자가 광검출기, 전계효과 트랜지스터, 캐퍼시터, 발광 다이오드, 광센서 및 이미지 센서중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The electronic device may be any one selected from a photodetector, a field effect transistor, a capacitor, a light emitting diode, an optical sensor, and an image sensor.
상기 전자소자가 상기 광검출기이고, 전체 광파장 중 원하는 파장을 선택적으로 검출하기 위한 것일 수 있다.The electronic device is the photodetector, and may be for selectively detecting a desired wavelength of the entire optical wavelength.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, (a) 금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막을 제조하는 단계; 및 (b) 금속 칼코겐 전구체를 반응시켜 상기 금속 칼코겐 박막 상에 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, (a) preparing a metal chalcogen thin film comprising a metal chalcogen compound 1; And (b) reacting a metal chalcogen precursor to form a heterojunction layer comprising a metal chalcogen compound 2 on the metal chalcogen thin film.
상기 금속 칼코겐 전구체가 Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Co, Zr, Zn, Ti, Al, Sc, Cr, Mn, Fe, Ni, In, Sn, Y, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sr, W 및 Cd로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 질화물(nitrate), 염화물(chloride) 및 수산화물(hydroxide) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal chalcogen precursor is Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Co, Zr, Zn, Ti, Al, Sc, Cr, Mn, Fe, Ni, In, Sn, Y, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sr, W and Cd may include at least one selected from the group consisting of one or more transition metals (nitrate), chloride (chloride) and hydroxide (hydroxide).
상기 금속 칼코겐 전구체의 농도가 10 내지 5,000 mM일 수 있다.The concentration of the metal chalcogen precursor may be 10 to 5,000 mM.
상기 금속 칼코겐 전구체의 농도를 제어하여 상기 금속 칼코겐 화합물 2 및 상기금속 나노입자의 두께 및 크기를 조절할 수 있다.The thickness and size of the metal chalcogen compound 2 and the metal nanoparticles may be adjusted by controlling the concentration of the metal chalcogen precursor.
단계 (a) 이후에 (a') 상기 금속 칼코겐 박막을 고분자 1로 표면처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.After step (a) (a ') may further comprise the step of surface treatment of the metal chalcogen thin film with polymer 1.
단계 (a)가 (a-1) 고분자 2와 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체를 포함하는 고분자-전구체 용액을 제조하는 단계; (a-2) 상기 고분자-전구체 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및 (a-3) 상기 고분자-전구체 용액이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함 할 수 있다.Step (a) comprises the steps of (a-1) preparing a polymer-precursor solution comprising the precursor of the polymer 2 and the metal chalcogen compound 1; (a-2) coating the polymer-precursor solution on a substrate; And (a-3) heat treating the substrate coated with the polymer-precursor solution.
상기 고분자 2가 폴리알킬렌이민일 수 있다.The polymer divalent polyalkyleneimine may be.
상기 폴리알킬렌이민이 선형 폴리알킬렌이민, 가지형 폴리알킬렌이민 및 덴드리머형 폴리알킬렌이민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The polyalkyleneimine may include one or more selected from the group consisting of linear polyalkyleneimines, branched polyalkyleneimines, and dendrimer type polyalkyleneimines.
상기 선형 폴리알킬렌이민이 구조식 1로 표시되는 고분자이고, 상기 가지형 폴리알킬렌이민이 구조식 2로 표시되는 고분자이고, 상기 덴드리머형 폴리알킬렌이민이 구조식 3으로 표시되는 고분자일 수 있다.The linear polyalkyleneimine may be a polymer represented by Formula 1, the branched polyalkyleneimine may be a polymer represented by Formula 2, and the dendrimer type polyalkyleneimine may be a polymer represented by Formula 3.
[구조식 1][Formula 1]
상기 구조식 1에서,In the above formula 1,
m은 반복단위의 반복수이고,m is the number of repetitions of the repeating unit,
p는 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,p is any one of integers from 0 to 4,
상기 구조식 1로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 1 is 1,000 to 500,000,
[구조식 2][Formula 2]
상기 구조식 2에서,In the formula 2,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 C2 내지 C5의 아미노알킬기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or an aminoalkyl group of C2 to C5,
m 및 n은 각각 반복단위의 반복수이고,m and n are each the number of repetitions of the repeating unit,
p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,p is each independently an integer of 0 to 4,
상기 구조식 2로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 2 is 1,000 to 500,000,
[구조식 3] [Formula 3]
상기 구조식 3에서,In the above formula 3,
R3 내지 R18은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 C1 내지 C5의 아미노알킬기이고,R 3 to R 18 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or an aminoalkyl group of C1 to C5,
p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,p is each independently an integer of 0 to 4,
상기 구조식 3으로 표시되는 고분자의 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000이다.The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 3 is 1,000 to 500,000.
상기 고분자 2가 L-PEI(linear-polyethyleneimine)일 수 있다.The polymer 2 may be L-PEI (linear-polyethyleneimine).
상기 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체가 Mo, W, Sn, Bi 및 Sb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속과 S, Se 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 칼코겐 원소를 포함할 수 있다.The precursor of the metal chalcogen compound 1 may include at least one metal selected from the group consisting of Mo, W, Sn, Bi, and Sb, and at least one chalcogen element selected from the group consisting of S, Se, and Te.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기의 제조방법에 따라 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하는 단계; 및 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 전자소자의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, the step of preparing a heterojunction metal chalcogen complex according to the above production method; And forming an electrode on the heterojunction layer of the heterojunction metal chalcogenide composite.
상기 전자 소자의 제조방법이 2차원 물질 기반의 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하여 파장 선택적 광흡수 특성을 나타낼 수 있다.The method of manufacturing the electronic device may exhibit wavelength selective light absorption characteristics using the heterojunction metal chalcogen composite based on a two-dimensional material.
본 발명에 따른 이종접합 금속 칼코겐 복합체는 각각 다른 영역의 광흡수 영역을 가질 수 있다.The heterojunction metal chalcogenide composite according to the present invention may have light absorption regions of different regions.
또한 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 포함하는 전자소자는 기존의 컬러 필터를 이용하는 이미지 센서와 달리 하나의 소재를 기반으로 하는 각각의 다른 파장대의 빛을 흡수하는 컬러필터 프리 이미지 센서 제작이 가능한 효과가 있다.In addition, the electronic device including the heterojunction metal chalcogenide composite has an effect capable of manufacturing a color filter pre-image sensor that absorbs light of different wavelengths based on one material, unlike an image sensor using a conventional color filter. have.
또한 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법은 비용이 저렴하고, 비교적 간단한 공정을 통해 제조할 수 있다.In addition, the method for producing the heterojunction metal chalcogenide composite is inexpensive and can be prepared through a relatively simple process.
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 모식적 도면이다.
도 2는 MoS2 박막 상에 형성된 Ag2S 필름 및 나노와이어의 이미지이다.
도 3은 MoS2 박막을 500 mM의 AgNO3 수용액에 담지시킨 시간에 따른 Ag2S의 성장 변화를 나타내는 이미지이다.
도 4는 MoS2 박막을 담지하는 AgNO3 수용액 농도변화에 따른 Ag2S의 성장 변화를 나타내는 이미지이다.
도 5는 실시예 1의 투과전자현미경(TEM) 및 에너지분산형 분광분석법(EDS) 이미지이다.
도 6은 실시예 4의 투과전자현미경(TEM) 및 에너지분산형 분광분석법(EDS) 이미지이다.
도 7a 및 7b는 비교예 1 및 실시예 1의 XPS 분석 결과이다.
도 8a 및 8b는 비교예 1 및 실시예 1의 파장에 따른 광전류 및 반응성을 측정한 그래프이다.
도 9a 내지 9c는 소자비교예 1 및 소자실시예 2 및 3의 파장에 따른 광반응성을 측정한 그래프이다.1 is a schematic view for explaining the concept of the present invention.
2 is an image of an Ag 2 S film and nanowires formed on a MoS 2 thin film.
3 is MoS 2 It is an image showing the change of growth of Ag 2 S with time when the thin film was immersed in 500 mM AgNO 3 aqueous solution.
4 is MoS 2 This image shows the growth change of Ag 2 S according to the concentration change of the AgNO 3 aqueous solution supporting the thin film.
5 is a transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) image of Example 1. FIG.
6 is a transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) image of Example 4. FIG.
7A and 7B show XPS analysis results of Comparative Example 1 and Example 1. FIG.
8A and 8B are graphs measuring photocurrent and reactivity according to wavelengths of Comparative Examples 1 and 1;
9A to 9C are graphs of photoreactivity measured according to wavelengths of Device Comparative Example 1 and Device Examples 2 and 3;
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In addition, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as being "formed" or "laminated" on another component, it may be directly attached to, or laminated to, the front or one side on the surface of the other component, It will be understood that other components may exist in the.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 본 발명의 이종접합 금속 칼코겐 박막에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the heterojunction metal chalcogen thin film of the present invention will be described. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.
본 발명은 금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막; 상기 금속 칼코겐 박막 상에 형성되고, 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층;을 포함하고, 상기 금속 칼코겐 화합물 1은 상기 금속 칼코겐 화합물 2와 서로 다른 화합물인 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제공한다.The present invention is a metal chalcogen thin film comprising a metal chalcogen compound 1; And a heterojunction layer formed on the metal chalcogenide thin film and including a metal chalcogenide compound 2, wherein the metal chalcogenide compound 1 is a different compound from the metal chalcogenide compound 2. Provide chalcogen complexes.
상기 이종접합층이 금속 칼코겐 화합물 2를 갖는 다수의 덴드라이트 또는 다수의 나노와이어를 포함할 수 있다.The heterojunction layer may include a plurality of dendrites or a plurality of nanowires having a metal chalcogen compound 2.
황화은(Ag2S), 황화금(Au2S), 황화백금(PtS2), 황화구리(Cu2S), 황화코발트(CoS2), 이황화몰리브덴(MoS2), 이황화텅스텐(WS2), 이황화바나튬(VS2), 이황화나이오븀(NbS2), 이셀렌몰리브덴(MoSe2), 이셀렌텅스텐(WSe2), 이텔렌몰리브덴(MoTe2) 및 이텔렌텅스텐(WTe2) 중에서 선택된 어느 하나를 상기 금속 칼코겐 화합물 1이 포함하고, 다른 하나를 상기 금속 칼코겐 화합물 2가 포함할 수 있다. Silver sulfide (Ag 2 S), gold sulfide (Au 2 S), platinum sulfide (PtS 2 ), copper sulfide (Cu 2 S), cobalt sulfide (CoS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ) Selected from vanadium disulfide (VS 2 ), niobium disulfide (NbS 2 ), iselenmolybdenum (MoSe 2 ), iselen tungsten (WSe 2 ), isylene molybdenum (MoTe 2 ) and ytellene tungsten (WTe 2 ) The metal chalcogenide compound 1 may be included in one, and the metal chalcogenide compound 2 may be included in the other.
상기 이종접합층이 금속 나노입자를 추가로 포함할 수 있다.The heterojunction layer may further include metal nanoparticles.
상기 금속 나노입자가 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The metal nanoparticles are silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), titanium (Ti) and It may include one or more selected from tin (Sn).
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 모식적 도면이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 기본적인 개념에 대하여 설명한다.1 is a schematic view for explaining the concept of the present invention. Hereinafter, a basic concept of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
용액 합성을 통해 합성된 MoS2 박막을 AgNO3 수용액에 담지시킬 경우 일반적으로 반응식 1과 같이 양이온 치환에 의해 Ag2S 이차원 구조가 MoS2 위에 형성된다. Ag2S 이차원 구조는 Ag 용액의 농도에 따라 두께 및 사이즈 조절이 가능하며, 부수적 반응으로 Ag 나노입자 역시 형성된다.When the MoS 2 thin film synthesized through solution synthesis is supported on AgNO 3 aqueous solution, Ag 2 S two-dimensional structure is generally formed on MoS 2 by cation substitution as in Scheme 1. Ag 2 S two-dimensional structure is possible to control the thickness and size according to the concentration of Ag solution, and as a side reaction Ag nanoparticles are also formed.
[반응식 1]Scheme 1
Mo4+ + 2Ag+ -> Mo6+ + 2Ag(s)Mo 4+ + 2Ag + -> Mo 6+ + 2Ag (s)
Ag(s) + S2- -> Ag2S + 2e-Ag (s) + S 2 --> Ag 2 S + 2e-
반응 메커니즘은 환원 전위차에 의해 이루어지는 반응으로 상기 반응식 1과 과 같이 이루어지며, 열역학적 측면의 깁스-프리 에너지(Gibbs free energy)계산을 통해 확립하는 것이 필수적으로 이루어져야 한다.The reaction mechanism is a reaction made by a reduction potential difference, which is performed as in Scheme 1, and it is essential to establish through the Gibbs free energy calculation of the thermodynamic aspect.
또한, MoS2의 표면을 고분자로 표면처리 할 경우, 표면에 잔여 고분자의 영향에 의해 Ag2S 성장과정에서 표면 에너지(surface energy)가 안정화되어 와이어(wire) 형태로 성장하는 것을 확인할 수 있다.In addition, when the surface of the MoS 2 surface treated with a polymer, it can be seen that the surface energy is stabilized and grown in the form of a wire during Ag 2 S growth due to the influence of the remaining polymer on the surface.
도 2는 MoS2 박막 상에 형성된 Ag2S 필름 및 나노와이어의 모습을 보여준다. 도 2를 통해 MoS2 박막의 전면적에 걸쳐 Ag2S 필름 및/또는 나노와이어가 형성되는 것을 알 수 있고, 패터닝이 가능하다.Figure 2 shows the appearance of the Ag 2 S film and nanowires formed on a MoS 2 thin film. 2 shows that the Ag 2 S film and / or nanowires are formed over the entire surface of the MoS 2 thin film, and patterning is possible.
상기 금속 칼코겐 박막이 고분자 1로 표면처리된 일면을 포함하고, 상기 이종접합층이 상기 표면처리된 일면 상에 나노와이어를 포함할 수 있다.The metal chalcogen thin film may include one surface surface treated with the polymer 1, and the heterojunction layer may include nanowires on the surface treated surface.
상기 고분자 1이 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴릭에시드(PAA) 및 폴리카프롤락톤(PCL) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The polymer 1 may include at least one selected from polystyrene, polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic acid (PAA), and polycaprolactone (PCL).
또한, 본 발명은 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체; 및 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 형성된 전극;을 포함하는 전자소자를 제공한다.In addition, the present invention is the heterojunction metal chalcogen complex; And an electrode formed on the heterojunction layer of the heterojunction metal chalcogenide composite.
상기 전자소자가 광검출기, 전계효과 트랜지스터, 캐퍼시터, 발광 다이오드, 광센서 및 이미지 센서 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The electronic device may be any one selected from a photodetector, a field effect transistor, a capacitor, a light emitting diode, an optical sensor, and an image sensor.
상기 전자소자가 상기 광검출기이고, 전체 광파장 영역 중 원하는 파장을 선택적으로 검출하기 위한 것일 수 있다. The electronic device is the photodetector, and may be for selectively detecting a desired wavelength of the entire light wavelength region.
이하, 이종접합 금속 칼코겐 박막의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a heterojunction metal chalcogen thin film will be described.
금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막을 제조한다 (단계 a).A metal chalcogen thin film comprising a metal chalcogen compound 1 is prepared (step a).
단계 (a) 이후에, (a') 상기 금속 칼코겐 박막을 고분자 1로 표면처리하는 단계를 추가로 포함 할 수 있다.After step (a), (a ') may further comprise the step of surface treatment of the metal chalcogen thin film with polymer 1.
단계 (a')를 자세히 설명하면, 용액 공정을 통해 합성된 금속 칼코겐 화합물1을 포함하는 금속 칼코겐 박막의 표면에 고분자 1을 코팅한 후, 세척하게 되면 씻겨나가지 않는 모노머가 베이컨시(vacancy) 부분의 이온과 결합하여 부분적으로 남아있게 된다. 남아있는 고분자 1의 모노머는 표면 작용기처럼 활용이 가능한데, 전이 금속 전구체 수용액과 금속 칼코겐 박막을 반응하게 되면 금속 칼코겐 박막의 표면에 형성된 고분자 1의 잔여물(모노머)이 금속 칼코겐 화합물 2의 형성에 작용하여 모양 조절이 가능하게 된다. Step (a ') will be described in detail. After coating polymer 1 on the surface of the metal chalcogenide thin film including the metal chalcogenide compound 1 synthesized through a solution process, the washed non-washing monomer is vacancy. ) And remain partially bound to the ion. The remaining monomer of Polymer 1 can be utilized as a surface functional group. When the transition metal precursor aqueous solution reacts with the metal chalcogen thin film, the residue of the polymer 1 (monomer) formed on the surface of the metal chalcogen thin film becomes It acts on the formation and the shape can be controlled.
상기 고분자 1의 잔여물이 표면 에너지를 안정화시켜, 새로 형성되는 금속 칼코겐 화합물 2의 표면 에너지를 조절하게 되며 이에 따라 나노입자의 재배치(re-orientation)와 성장에 관여하게 되어 와이어(wire)와 같은 형태로 형성된다. Residue of the polymer 1 stabilizes the surface energy, thereby controlling the surface energy of the newly formed metal chalcogenide compound 2 and thus is involved in the re-orientation and growth of nanoparticles It is formed in the same form.
단계 (a)가 (a-1) 고분자 2와 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체를 포함하는 고분자-전구체 용액을 제조하는 단계; (a-2) 상기 고분자-전구체 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및 (a-3) 상기 고분자-전구체 용액이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함할 수 있다.Step (a) comprises the steps of (a-1) preparing a polymer-precursor solution comprising the precursor of the polymer 2 and the metal chalcogen compound 1; (a-2) coating the polymer-precursor solution on a substrate; And (a-3) heat treating the substrate coated with the polymer-precursor solution.
상기 고분자 2가 폴리알킬렌이민일 수 있다.The polymer divalent polyalkyleneimine may be.
상기 폴리알킬렌이민이 선형 폴리알킬렌이민, 가지형 폴리알킬렌이민 및 덴드리머형 폴리알킬렌이민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The polyalkyleneimine may include one or more selected from the group consisting of linear polyalkyleneimines, branched polyalkyleneimines, and dendrimer type polyalkyleneimines.
상기 선형 폴리알킬렌이민이 구조식 1로 표시되는 고분자이고, 상기 가지형 폴리알킬렌이민이 구조식 2로 표시되는 고분자이고, 상기 덴드리머형 폴리알킬렌이민이 구조식 3으로 표시되는 고분자일 수 있다.The linear polyalkyleneimine may be a polymer represented by Formula 1, the branched polyalkyleneimine may be a polymer represented by Formula 2, and the dendrimer type polyalkyleneimine may be a polymer represented by Formula 3.
[구조식 1][Formula 1]
상기 구조식 1에서,In the above formula 1,
m은 반복단위의 반복수이고,m is the number of repetitions of the repeating unit,
p는 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,p is any one of integers from 0 to 4,
상기 구조식 1로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 1 is 1,000 to 500,000,
[구조식 2][Formula 2]
상기 구조식 2에서,In the formula 2,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 C2 내지 C5의 아미노알킬기이고,R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or an aminoalkyl group of C2 to C5,
m 및 n은 각각 반복단위의 반복수이고,m and n are each the number of repetitions of the repeating unit,
p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,p is each independently an integer of 0 to 4,
상기 구조식 2로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 2 is 1,000 to 500,000,
[구조식 3] [Formula 3]
상기 구조식 3에서,In the above formula 3,
R3 내지 R18은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 C1 내지 C5의 아미노알킬기이고,R 3 to R 18 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or an aminoalkyl group of C1 to C5,
p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,p is each independently an integer of 0 to 4,
상기 구조식 3으로 표시되는 고분자의 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000이다.The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 3 is 1,000 to 500,000.
상기 고분자 2가 L-PEI(linear-polyethyleneimine)일 수 있다.The polymer 2 may be L-PEI (linear-polyethyleneimine).
상기 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체가 Mo, W, Sn, Bi 및 Sb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속과 S, Se 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 칼코겐 원소를 포함할 수 있다.The precursor of the metal chalcogen compound 1 may include at least one metal selected from the group consisting of Mo, W, Sn, Bi, and Sb, and at least one chalcogen element selected from the group consisting of S, Se, and Te.
상기 전구체가 ATM(ammonium tetrathiomolybdate), ATT(Ammonium tetrathiotungstate), AM(ammonium molybate), 및 BBC(ammonium bismuth citrate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The precursor may include one or more selected from the group consisting of ammonium tetrathiomolybdate (ATM), ammonium tetrathiotungstate (ATT), ammonium molybate (AM), and ammonium bismuth citrate (BBC).
금속 칼코겐 전구체를 반응시켜 상기 금속 칼코겐 박막 상에 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 Reacting a metal chalcogen precursor to include a metal chalcogen compound 2 on the metal chalcogen thin film 이종접합층을Heterojunction layer 형성하여 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조한다 (단계 b). To form a heterojunction metal chalcogen complex (step b).
상기 금속 칼코겐 전구체가 Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Co, Zr, Zn, Ti, Al, Sc, Cr, Mn, Fe, Ni, In, Sn, Y, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sr, W 및 Cd로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 질화물(nitrate), 염화물(chloride) 및 수산화물(hydroxide) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal chalcogen precursor is Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Co, Zr, Zn, Ti, Al, Sc, Cr, Mn, Fe, Ni, In, Sn, Y, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sr, W and Cd may include at least one selected from the group consisting of one or more transition metals (nitrate), chloride (chloride) and hydroxide (hydroxide).
상기 금속 칼코겐 전구체의 농도가 10 내지 5,000 mM일 수 있다. The concentration of the metal chalcogen precursor may be 10 to 5,000 mM.
상기 금속 칼코겐 전구체의 농도를 제어하여 상기 금속 칼코겐 화합물 2 및 상기금속 나노입자의 두께 및 크기를 조절할 수 있다.The thickness and size of the metal chalcogen compound 2 and the metal nanoparticles may be adjusted by controlling the concentration of the metal chalcogen precursor.
또한 본 발명은 상기의 제조방법에 따라 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하는 단계; 및 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing a heterojunction metal chalcogen complex according to the above production method; And forming an electrode on the heterojunction layer of the heterojunction metal chalcogenide composite.
상기 전자 소자의 제조방법이 2차원 물질 기반의 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하여 파장 선택적 광흡수 특성을 나타낼 수 있다.The method of manufacturing the electronic device may exhibit wavelength selective light absorption characteristics using the heterojunction metal chalcogen composite based on a two-dimensional material.
[실시예] EXAMPLE
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, this is for illustrative purposes and the scope of the present invention is not limited thereby.
제조예 1: 전구체-고분자 용액의 제조Preparation Example 1 Preparation of Precursor-Polymer Solution
0.1gdml L-PEI 고분자(Mw = 10,000)를 10 mL의 DMF(99.8%)에 60℃에서 빠르게 교반하여 녹였다(용액 1). 또한 전체 용액 용량 대비 100 mM 의 ATM(ammonium thiomolybdate, 99.98%)을 7.5 mL DMF에 울트라소니케이터를 이용하여 50℃에서 30분간 용해시켰다(용액 2). 0.1 g dml L-PEI polymer (Mw = 10,000) was dissolved in 10 mL of DMF (99.8%) by rapid stirring at 60 ° C (solution 1). In addition, 100 mM ATM (ammonium thiomolybdate, 99.98%) relative to the total solution volume was dissolved in 7.5 mL DMF using an ultrasonicator at 50 ° C. for 30 minutes (solution 2).
상기 용액 2 및 용액 1을 각각 5:3의 부피비로 혼합한 뒤 3 mL의 에탄올아민을 첨가하여 30분간 교반하여 전구체-고분자 용액을 제조하였다.The solution 2 and solution 1 were mixed at a volume ratio of 5: 3, respectively, and 3 mL of ethanolamine was added thereto, followed by stirring for 30 minutes to prepare a precursor-polymer solution.
제조된 전구체-고분자 용액은 25 마이크로미터의 주사 필터를 이용하여 걸러내어 준비하였다. The prepared precursor-polymer solution was prepared by filtration using a 25 micron scan filter.
제조예 2: MoSPreparation Example 2 MoS 22 박막의 합성 Synthesis of Thin Film
6인치 SiO2/Si(300 nm)의 기판을 황산과 과산화수소수의 비율을 3:1로 혼합한 피라냐 용액으로 처리한 뒤, 증류수(DI water)와 이소프로필 알코올을 이용하여 세정한 뒤 150W 산소 플라즈마에서 60초간 처리하였다. 이어서 상기 기판 상에 3000rpm에서 60초간 제조예 1에 따라 제조된 전구체-고분자 용액을 13nm 두께로 스핀 코팅하였다. The 6-inch SiO 2 / Si (300 nm) substrate was treated with a piranha solution in which the ratio of sulfuric acid and hydrogen peroxide was mixed at 3: 1, and then washed with distilled water (DI water) and isopropyl alcohol, followed by 150W oxygen. Treatment was performed for 60 seconds in the plasma. Subsequently, the precursor-polymer solution prepared according to Preparation Example 1 for 60 seconds at 3000 rpm on the substrate was spin-coated to a thickness of 13nm.
이어서 상기 전구체-고분자 용액이 코팅된 기판을 130℃에서 10분간 열처리한 뒤 급속 열처리 시스템(rapid thermal annealing system)을 이용하여 700℃에서 1시간 동안 96 %의 Ar과 4 %의 H2 분위기에서 열처리하여 MoS2 박막을 합성하였다.Subsequently, the substrate coated with the precursor-polymer solution was heat-treated at 130 ° C. for 10 minutes, and then heat-treated in an atmosphere of 96% Ar and 4% H 2 for 1 hour at 700 ° C. using a rapid thermal annealing system. MoS 2 thin film was synthesized.
실시예 1: 이종접합 금속 칼코겐 복합체 제조Example 1 Preparation of Heterojunction Metal Chalcogen Composite
제조예 2에 따라 제조된 기판 상에 합성된 MoS2 박막을 500 mM(0.5M)의 농도로 조절된 AgNO3 수용액에 담지한 뒤, 3분 후 상기 기판을 꺼내어 증류수를 이용해서 세척하고 건조하여 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하였다.After the MoS 2 thin film synthesized on the substrate prepared according to Preparation Example 2 in an AgNO 3 aqueous solution adjusted to a concentration of 500 mM (0.5M), the substrate was taken out after 3 minutes, washed with distilled water and dried. Heterojunction metal chalcogen complexes were prepared.
실시예 2: 패터닝된 이종접합 금속 칼코겐 복합체 제조Example 2: Preparation of Patterned Heterojunction Metal Chalcogen Composites
제조예 2에 따라 제조된 기판 상에 합성된 MoS2 박막 위에 AZ5214e 포토레지스터(photoresistor)를 이용하여 스핀코팅을 한 뒤 100℃에서 수분간 열처리 한 후, 원하는 패턴 마스크를 대고 UV를 수 초간 쬐인다. 이후 현상액(developer)에 수분간 담지하여 패턴이 형성되면 증류수로 세척 후 건조하였다. 이후 500 mM(0.5M)의 농도로 조절된 AgNO3 수용액에 담지한 뒤, 3분 후 상기 기판을 꺼내어 증류수를 이용해서 세척하고 건조하여 패터닝된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하였다.After spin coating using AZ5214e photoresistor on MoS 2 thin film synthesized on the substrate prepared according to Preparation Example 2, heat treatment at 100 ° C. for several minutes, and then apply UV with a desired pattern mask for several seconds. . Then, the pattern was formed by supporting the developer for several minutes, washed with distilled water, and dried. Then, the substrate was immersed in an aqueous solution of AgNO 3 adjusted to a concentration of 500 mM (0.5M), and after 3 minutes, the substrate was taken out, washed with distilled water, and dried to prepare a patterned heterojunction metal chalcogen complex.
실시예 3: 패터닝된 이종접합 금속 칼코겐 복합체 제조Example 3: Preparation of Patterned Heterojunction Metal Chalcogen Composites
실시예 2에서 500 mM(0.5M)의 농도로 조절된 AgNO3 수용액에 담지하는 대신에 2000 mM(2M)의 농도로 조절된 AgNO3 수용액에 담지하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 패터닝된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하였다.Carried out in the same manner and is as in Example 2, except for example, instead of bearing on the AgNO 3 aqueous solution adjusted to a concentration of 500 mM in 2 (0.5M) that is supported on the AgNO 3 aqueous solution adjusted to a concentration of 2000 mM (2M) Patterned heterojunction metal chalcogen complexes were prepared.
실시예 4: 와이어 형태의 이종접합 금속 칼코겐 복합체Example 4 Heterojunction Metal Chalcogen Composite in the Form of Wire
제조예 2에 따라 제조된 MoS2 박막 상에 폴리스티렌 (PS) 또는 AZ5214e 포토레지스터 (photoresistor)를 스핀코팅을 이용하여 코팅한 후 PS의 경우는 톨루엔(toluene)을, 포토레지스터의 경우에는 UV에 노출된 부분을 현상액(developer)을 이용하여 지워내고, 증류수를 이용해서 세척한 뒤, AgNO3 수용액에 담지하여 MoS2 기판의 표면에 남아있는 고분자를 반응에 참여하게 유도한 방법으로 와이어 형태의 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하였다. Polystyrene (PS) or AZ5214e photoresistor was coated on the MoS 2 thin film prepared according to Preparation Example 2 by spin coating, and then toluene was exposed to PS and UV to photoresist. The removed part was removed using a developer, washed with distilled water, and then immersed in an aqueous solution of AgNO 3 to induce the reaction of the polymer remaining on the surface of the MoS 2 substrate. Metal chalcogen complexes were prepared.
비교예 1: MoSComparative Example 1: MoS 22 금속 칼코겐 박막 Metal chalcogen thin film
제조예 2에 따라 제조된 기판 상에 합성된 MoS2 박막을 사용하였다.A MoS 2 thin film synthesized on the substrate prepared according to Preparation Example 2 was used.
소자실시예 1: 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 포함하는 광 검출기 제조Device Example 1 Fabrication of a Photo Detector Including a Heterojunction Metal Chalcogen Composite
실시예 1에 따라 제조된 이종접합 금속 칼코겐 복합체가 형성된 기판 위에 6 % 폴리 메틸메타크릴레이트/클로로폼 (PMMA sol.)를 이용하여 스핀 코팅하고 180℃에서 15분간 열처리 한 후, 30 wt% KOH 용액에 담궈 SiO2 기판으로부터 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 분리하였다. 이어서, HfO2가 코팅된 웨이퍼로 전사하고 물로 여러 차례 세척한 뒤, PMMA를 디클로로메탄을 이용하여 제거하였다. 이어서 금속 SUS 마스크를 씌워 열 증착기(thermal evaporator)를 이용하여 금으로 전극을 형성하여 광 검출기를 제조하였다.30 wt% after spin coating using 6% polymethylmethacrylate / chloroform (PMMA sol.) On a substrate having a heterojunction metal chalcogen composite prepared according to Example 1 and heat-processing at 180 ° C. for 15 minutes. The heterojunction metal chalcogen complex was separated from the SiO 2 substrate by soaking in KOH solution. The HfO 2 coated wafer was then transferred and washed several times with water, after which PMMA was removed using dichloromethane. Subsequently, a photo detector was manufactured by covering the metal SUS mask to form electrodes using gold using a thermal evaporator.
소자실시예 2: 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 포함하는 광 검출기 제조Device Example 2 Fabrication of Photo Detector Including Heterojunction Metal Chalcogen Composite
소자실시예 1에서 실시예 1에 따라 제조된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하는 대신에 실시예 2에 따라 제조된 패터닝된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하는 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 광 검출기를 제조하였다.Device Example 1 and except that using a patterned heterojunction metal chalcogen composite prepared according to Example 2 instead of using a heterojunction metal chalcogen composite prepared according to Example 1 Photo detectors were prepared in the same manner.
소자실시예 3: 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 포함하는 광 검출기 제조Device Example 3 Fabrication of Photo Detector Including Heterojunction Metal Chalcogen Composite
소자실시예 1에서 실시예 1에 따라 제조된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하는 대신에 실시예 3에 따라 제조된 패터닝된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하는 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 광 검출기를 제조하였다.Device Example 1 except that using the patterned heterojunction metal chalcogen composite prepared according to Example 3 instead of using the heterojunction metal chalcogen composite prepared according to Example 1 Photo detectors were prepared in the same manner.
소자비교예 1: MoSDevice comparison example 1: MoS 22 금속 칼코겐 박막을 포함하는 광 검출기의 제조 Fabrication of Photodetectors Including Metal Chalcogen Thin Films
소자실시예 1에서 실시예 1에 따라 제조된 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하는 대신에 비교에 1의 제조예 2에 따라 제조된 기판 상에 합성된 MoS2 박막을 사용하는 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Device Example 1 Instead of using a heterojunction metal chalcogenide composite prepared according to Example 1, the device was used in comparison to using a MoS 2 thin film synthesized on a substrate prepared according to Preparation Example 2 of Example 1 It prepared in the same manner as in Example 1.
[시험예] [Test Example]
시험예 1: 담지시간에 따른 금속칼코겐 화합물(AgTest Example 1 Metal Chalcogen Compound (Ag) 22 S)의 성장변화Growth of S)
도 3은 MoS2 박막을 500 mM의 AgNO3 수용액에 담지시킨 시간에 따른 Ag2S의 성장 변화를 나타내는 이미지이다.3 is MoS 2 It is an image showing the change of growth of Ag 2 S with time when the thin film was immersed in 500 mM AgNO 3 aqueous solution.
도 3을 참조하면, MoS2 박막과 AgNO3 수용액이 반응하여 형성되는 Ag2S는 상기 수용액에 담지한지 30초 미만의 시간부터 작은 면적으로 형성되며, 시간이 지남에 따라 삼각형의 덴드라이트(dendrite)형태로 MoS2 박막 표면에 Ag2S가 성장한다. 담지하는 시간이 경과함에 따라 Ag2S는 점점 두꺼워지고, 시간이 120분이 넘어가면 기판 표면의 색이 변화하는데, 이는 MoS2 박막과 AgNO3 수용액의 반응이 표면에서뿐만 아니라 MoS2 박막의 내부로도 이루어 지는 것을 알 수 있었다.Referring to Figure 3, MoS 2 Ag 2 S formed by the reaction between the thin film and the AgNO 3 aqueous solution is formed in a small area from less than 30 seconds after being immersed in the aqueous solution, and over time MoS 2 in the form of triangular dendrite (dendrite) Ag 2 S grows on the thin film surface. Ag 2 S becomes thicker as the supporting time elapses, and after 120 minutes, the color of the substrate surface changes, which is MoS 2. It was found that the reaction between the thin film and the AgNO 3 aqueous solution occurred not only on the surface but also inside the MoS 2 thin film.
시험예Test Example 2: 2: AgNOAgNO 33 수용액 농도에 따른 금속칼코겐 화합물( Metal chalcogen compounds according to aqueous solution concentration ( AgAg 22 SS )의 성장변화) Growth change
도 4는 MoS2 박막을 담지하는 AgNO3 수용액 농도변화에 따른 Ag2S의 성장 변화를 나타내는 이미지이다.4 is MoS 2 This image shows the growth change of Ag 2 S according to the concentration change of the AgNO 3 aqueous solution supporting the thin film.
도 4를 참조하면, AgNO3 수용액의 농도가 10 mM에서부터 MoS2 박막의 표면에 Ag2S가 형성되기 시작하며, AgNO3 수용액의 농도가 높아짐에 따라 덴드라이트(dendrite)로 형성되는 것을 알 수 있었다.4, is seen that the concentration of AgNO 3 aqueous solution from 10 mM begins to Ag 2 S is formed on the surface of MoS 2 thin film, and the concentration of AgNO 3 aqueous solution formed of a dendrite (dendrite) the higher there was.
시험예 3: 형성된 금속칼코겐 화합물(AgTest Example 3: Metal chalcogen compound formed (Ag 22 S)의 성분분석Component Analysis of S)
도 5는 실시예 1의 투과전자현미경(TEM) 및 에너지분산형 분광분석법(EDS) 이미지이다.5 is a transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) image of Example 1. FIG.
도 5를 참조하면, 형성된 물질은 은(Ag)과 황(S)의 화합물인 것을 확인할 수 있었고, MoS2 박막의 Mo가 동시에 감지되는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 5, the formed material was confirmed to be a compound of silver (Ag) and sulfur (S), and it was confirmed that Mo of the MoS 2 thin film was simultaneously detected.
또한, 형성되는 입자의 조성은 은(Ag), 필름과 같이 형성된 덴드라이트(dendrite)의 경우 Ag2S 화합물인 것을 알 수 있었다.In addition, it was found that the composition of the particles to be formed is Ag 2 S compound in the case of silver (Ag) and dendrite (dendrite) formed like a film.
시험예 4: 와이어 형태로 형성된 금속칼코겐 화합물(AgTest Example 4: Metal chalcogen compound formed in the form of wire (Ag 22 S)의 성분분석Component Analysis of S)
도 6은 실시예 4의 투과전자현미경(TEM) 및 에너지분산형 분광분석법(EDS) 이미지이다.FIG. 6 is a transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) image of Example 4. FIG.
도 6을 참조하면, 와이어 모양으로 형성된 물질은 전반적으로 Ag2S 화합물인 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, the material formed in the shape of a wire was confirmed to be an Ag 2 S compound as a whole.
또한, 와이어의 전면에 은(Ag)과 황(S)이 고르게 분포하는 반면 Mo가 소량 검출되는데 이 결과는 EDS 상에서 픽의 위치가 비슷한 S에 의해 검출된 것처럼 보이는 것으로 판단된다.In addition, silver (Ag) and sulfur (S) are evenly distributed on the front side of the wire, while a small amount of Mo is detected. This result seems to be detected by S having a similar position of the pick on the EDS.
시험예 5: 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 XPS 분석Test Example 5: XPS analysis of heterojunction metal chalcogenide complex
도 7a 및 7b는 비교예 1 및 실시예 1의 XPS 분석 결과이다.7A and 7B show XPS analysis results of Comparative Example 1 and Example 1. FIG.
도 7a 및 7b를 참조하면, Ag와 반응하지 않은 MoS2 박막(비교예 1)에서는 Ag 픽(peak)이 검출되지 않으나 Ag와 반응한 MoS2 박막(실시예 1)에서는 Ag 픽이 검출되었으며, 부가적으로 하기 반응식 1에서 화학적 반응에 의해 산화 가수가 변화된 Mo6+의 영향으로 Mo XPS결과에서 새로운 픽이 형성된 것을 확인하였다.7A and 7B, MoS 2 not reacted with Ag Although Ag peak was not detected in the thin film (Comparative Example 1), MoS 2 reacted with Ag. Ag pick was detected in the thin film (Example 1), and in addition, it was confirmed that a new pick was formed in Mo XPS results under the influence of Mo 6+ whose oxidative valence was changed by a chemical reaction in Scheme 1 below.
[반응식 1]Scheme 1
Mo4+ + 2Ag+ -> Mo6+ + 2Ag(s)Mo 4+ + 2Ag + -> Mo 6+ + 2Ag (s)
Ag(s) + S2- -> Ag2S + 2e-Ag (s) + S 2 --> Ag 2 S + 2e-
시험예Test Example 6: 파장에 따른 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 광전류 및 반응성 평가 6: Evaluation of photocurrent and reactivity of heterojunction metal chalcogenide composites with different wavelengths
도 8a 및 8b는 비교예 1 및 실시예 1의 파장에 따른 광전류 및 반응성을 측정한 그래프이다.8A and 8B are graphs measuring photocurrent and reactivity according to wavelengths of Comparative Examples 1 and 1;
도 8a 및 8b를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 Ag2S로 부분 변환이 이루어진 복합체는 480-500 nm의 파장에서 높은 전류(current)값과 반응성(responsivity)을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1에 따라 제조된 Ag2S로 부분 변환이 이루어진 박막의 경우 파장에 대한 높은 선택적 센싱이 가능한 사실을 알 수 있었다. Referring to FIGS. 8A and 8B, it was confirmed that the composite obtained by partial conversion into Ag 2 S prepared according to Example 1 has a high current value and responsivity at a wavelength of 480-500 nm. In addition, in the case of the thin film partially converted into Ag 2 S prepared according to Example 1, it was found that high selective sensing of the wavelength is possible.
따라서 MoS2 박막의 표면이 Ag2S로 변환됨에 따라 기존 MoS2의 밴드갭이 변화되어 광흡수 영역이 크게 변하는 것을 알 수 있으며, 이를 이용해서 파장 선택적 광검출기 소자 제작이 가능하였다.Therefore, as the surface of the MoS 2 thin film is converted to Ag 2 S, the band gap of the existing MoS 2 is changed and the light absorption region is greatly changed. By using this, the wavelength selective photodetector device can be manufactured.
시험예 7: 파장에 따른 광검출기의 광반응성 측정Test Example 7 Measurement of Photoreactivity of Photodetector According to Wavelength
도 9a 내지 9c는 소자비교예 1 및 소자실시예 2 및 3의 파장에 따른 광반응성을 측정한 그래프이다. 9A to 9C are graphs of photoreactivity measured according to wavelengths of Device Comparative Example 1 and Device Examples 2 and 3;
도 9a 내지 9b, 9c를 참조하면, MoS2 박막이 AgNO3 수용액과 반응하여 Ag2S가 형성되었을 때, 소자 실시예 2에 따라 제조된 광검출기(0.5M AgNO3 사용)의 경우, 480 nm의 파란색 파장에서 전류(current) 값이 가장 높게 향상 되었으며, 다른 파장에서는 반응 전 보다 전류값이 낮거나 동일하게 나온 것을 확인하였다. 또한, 소자 실시예 3에 따라 제조된 광검출기(2M AgNO3 사용)의 경우, 532 nm의 녹색 영역에서 전류값이 높게 증가하며, 다른 파장에서는 전류값이 감소하거나 동일한 것을 확인하였다. 반면에 소자비교예 1에 따라 제조된 광검출기의 경우, 480 nm, 532 nm, 630 nm 각각의 색상에 따라서 전류값이 일정하게 나온 것을 확인하였다. 9A-9B and 9C, MoS 2 When the thin film reacted with AgNO 3 aqueous solution to form Ag 2 S, the photodetector manufactured according to Device Example 2 (using 0.5M AgNO 3 ) has the highest current value at a blue wavelength of 480 nm. It was improved, and it was confirmed that the current value was lower or the same at other wavelengths than before the reaction. In addition, in the case of the photodetector (2M AgNO 3 ) manufactured according to the device example 3, the current value is increased in the green region of 532 nm, it was confirmed that the current value is reduced or the same at other wavelengths. On the other hand, in the case of the photodetector manufactured according to Device Comparative Example 1, it was confirmed that the current value is constant according to the color of each of 480 nm, 532 nm, 630 nm.
따라서, AgNO3와 반응하여 이종 접합 구조를 이루고 있는 금속 칼코겐 복합체의 경우 Ag 나노 입자 또는 Ag2S 형성에 의해 반응하는 광영역의 변화 및 특정 파장 영역에서 선택적으로 전류 증가가 생기는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 기존 소재에서 나오지 않는 특성으로 파장 선택적 광센서를 통해 컬러필터 프리 이미지 센서 제작이 가능하다. Therefore, in the case of the metal chalcogenide complex reacting with AgNO 3 to form a heterojunction structure, it was found that the change of the optical region and the increase of the current selectively occurred in the specific wavelength region by Ag nanoparticles or Ag 2 S formation. . This result is a characteristic that does not come from the existing material, it is possible to manufacture a color filter-free image sensor through a wavelength selective optical sensor.
이상, 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As mentioned above, preferred embodiments of the present invention have been described, but those skilled in the art may add, change, delete, or remove the elements within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be variously modified and changed by addition, etc., which will also be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (23)
상기 금속 칼코겐 박막 상에 형성되고, 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층;을 포함하고,
상기 금속 칼코겐 화합물 1은 상기 금속 칼코겐 화합물 2와 서로 다른 화합물이고,
상기 금속 칼코겐 화합물 1이 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하고, 상기 금속 칼코겐 화합물 2가 황화은(Ag2S)을 포함하는 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체.A metal chalcogen thin film comprising a metal chalcogen compound 1;
And a heterojunction layer formed on the metal chalcogen thin film and comprising a metal chalcogen compound 2.
The metal chalcogen compound 1 is a compound different from the metal chalcogen compound 2,
The metal chalcogenide compound 1 comprises molybdenum disulfide (MoS 2 ), and the metal chalcogenide compound divalent silver sulfide (Ag 2 S), the heterojunction metal chalcogenide complex.
상기 이종접합층이 금속 칼코겐 화합물 2를 갖는 다수의 덴드라이트 또는 다수의 나노와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.The method of claim 1,
The heterojunction metal chalcogenide composite, wherein the heterojunction layer comprises a plurality of dendrites or a plurality of nanowires having a metal chalcogenide compound 2.
상기 이종접합층이 금속 나노입자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.The method of claim 1,
The heterojunction metal chalcogenide composite, wherein the heterojunction layer further comprises metal nanoparticles.
상기 금속 나노입자가 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.The method of claim 4, wherein
The metal nanoparticles are silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), titanium (Ti) and Heterojunction metal chalcogen complex, characterized in that it comprises one or more selected from tin (Sn).
상기 금속 칼코겐 박막이 고분자 1로 표면처리된 일면을 포함하고,
상기 이종접합층이 상기 표면처리된 일면 상에 나노와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.The method of claim 1,
The metal chalcogen thin film comprises one surface surface treated with a polymer 1,
The heterojunction metal chalcogenide composite, wherein the heterojunction layer comprises nanowires on the surface-treated one surface.
상기 고분자 1이 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴릭에시드(PAA) 및 폴리카프롤락톤(PCL) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.The method of claim 6,
Heterojunction metal chalcogen complex, characterized in that the polymer 1 comprises at least one selected from polystyrene, polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic acid (PAA) and polycaprolactone (PCL) .
상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 형성된 전극;을
포함하는 전자소자.Heterojunction metal chalcogen complex according to claim 1; And
An electrode formed on the heterojunction layer of the heterojunction metal chalcogenide composite;
Electronic device comprising.
상기 전자소자가 광검출기, 전계효과 트랜지스터, 캐퍼시터, 발광 다이오드, 광센서 및 이미지 센서 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자소자.The method of claim 8,
And the electronic device is any one selected from a photodetector, a field effect transistor, a capacitor, a light emitting diode, an optical sensor, and an image sensor.
상기 전자소자가 상기 광검출기이고,
상기 광검출기가 전체 광파장 중 원하는 파장을 선택적으로 검출하기 위한 것을 특징으로 하는 전자소자.The method of claim 9,
The electronic device is the photodetector,
And the photodetector is configured to selectively detect a desired wavelength among all optical wavelengths.
(b) 금속 칼코겐 전구체를 반응시켜 상기 금속 칼코겐 박막 상에 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층을 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 금속 칼코겐 화합물 1이 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하고,
상기 금속 칼코겐 화합물 2가 황화은(Ag2S)을 포함하는 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.(a) preparing a metal chalcogen thin film comprising metal chalcogen compound 1; And
(b) reacting a metal chalcogen precursor to form a heterojunction layer including metal chalcogen compound 2 on the metal chalcogen thin film; Including,
The metal chalcogenide compound 1 includes molybdenum disulfide (MoS 2 ),
The metal chalcogenide compound divalent silver sulfide (Ag 2 S), a method for producing a heterojunction metal chalcogenide complex.
상기 금속 칼코겐 전구체가 Ag을 포함하는 질화물(nitrate), 염화물(chloride) 및 수산화물(hydroxide) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.The method of claim 11,
The metal chalcogenide precursor is a method for producing a heterojunction metal chalcogenide composite, characterized in that it comprises at least one selected from nitride (nitrate), chloride (chloride) and hydroxide (hydroxide) containing Ag.
상기 금속 칼코겐 전구체의 농도가 10 내지 5,000 mM인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.The method of claim 11,
Method for producing a heterojunction metal chalcogen complex characterized in that the concentration of the metal chalcogen precursor is 10 to 5,000 mM.
(a') 상기 금속 칼코겐 박막을 고분자 1로 표면처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.12. The process of claim 11, wherein after step (a)
(A ') The method for producing a heterojunction metal chalcogenide composite further comprising the step of surface-treating the metal chalcogenide thin film.
(a-1) 고분자 2와 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체를 포함하는 고분자-전구체 용액을 제조하는 단계;
(a-2) 상기 고분자-전구체 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및
(a-3) 상기 고분자-전구체 용액이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.12. The process of claim 11, wherein step (a)
(a-1) preparing a polymer-precursor solution comprising the precursor of the polymer 2 and the metal chalcogen compound 1;
(a-2) coating the polymer-precursor solution on a substrate; And
(A-3) heat-treating the substrate coated with the polymer-precursor solution; method for producing a heterojunction metal chalcogenide composite comprising a.
상기 고분자 2가 폴리알킬렌이민인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.The method of claim 16,
Method for producing a heterojunction metal chalcogenide composite, characterized in that the polymer divalent polyalkyleneimine.
상기 폴리알킬렌이민이 선형 폴리알킬렌이민, 가지형 폴리알킬렌이민 및 덴드리머형 폴리알킬렌이민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.The method of claim 17,
And said polyalkyleneimine is at least one selected from the group consisting of linear polyalkyleneimines, branched polyalkyleneimines, and dendrimer-type polyalkyleneimines.
상기 선형 폴리알킬렌이민이 구조식 1로 표시되는 고분자이고, 상기 가지형 폴리알킬렌이민이 구조식 2로 표시되는 고분자이고, 상기 덴드리머형 폴리알킬렌이민이 구조식 3으로 표시되는 고분자인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.
[구조식 1]
상기 구조식 1에서,
m은 반복단위의 반복수이고,
p는 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,
상기 구조식 1로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,
[구조식 2]
상기 구조식 2에서,
R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 C2 내지 C5의 아미노알킬기이고,
m 및 n은 각각 반복단위의 반복수이고,
p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,
상기 구조식 2로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,
[구조식 3]
상기 구조식 3에서,
R3 내지 R18은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 C1 내지 C5의 아미노알킬기이고,
p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,
상기 구조식 3으로 표시되는 고분자의 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000이다.The method of claim 18,
The linear polyalkyleneimine is a polymer represented by formula 1, wherein the branched polyalkyleneimine is a polymer represented by formula 2, and the dendrimer type polyalkyleneimine is a polymer represented by formula 3 Method for producing a heterojunction metal chalcogenide complex.
[Formula 1]
In Structural Formula 1,
m is the number of repetitions of the repeating unit,
p is any one of integers from 0 to 4,
The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 1 is 1,000 to 500,000,
[Formula 2]
In the formula 2,
R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or an aminoalkyl group of C2 to C5,
m and n are each the number of repetitions of the repeating unit,
p is each independently an integer of 0 to 4,
The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 2 is 1,000 to 500,000,
[Formula 3]
In the above formula 3,
R 3 to R 18 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen atom or an aminoalkyl group of C1 to C5,
p is each independently an integer of 0 to 4,
The weight average molecular weight of the polymer represented by the formula 3 is 1,000 to 500,000.
상기 고분자 2가 L-PEI(linear-polyethyleneimine)인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.The method of claim 16,
Method for producing a heterojunction metal chalcogenide composite, characterized in that the polymer 2 is L-PEI (linear-polyethyleneimine).
상기 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체가 Mo, W, Sn, Bi 및 Sb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속과 S, Se 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.The method of claim 16,
The precursor of the metal chalcogen compound 1 is characterized in that it comprises at least one metal selected from the group consisting of Mo, W, Sn, Bi and Sb and at least one chalcogen element selected from the group consisting of S, Se and Te Method for producing a heterojunction metal chalcogen complex.
상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 전자 소자의 제조방법.Preparing a heterojunction metal chalcogenide complex according to the method of claim 11; And
Forming an electrode on the heterojunction layer of the heterojunction metal chalcogenide composite.
상기 전자 소자의 제조방법이 2차원 물질 기반의 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하여 파장 선택적 광흡수 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 제조방법.The method of claim 22,
The method of manufacturing the electronic device is characterized in that the wavelength selective light absorption characteristics using the heterojunction metal chalcogen complex based on the two-dimensional material.
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2018
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