KR102088111B1 - 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법 및 그 에미터 - Google Patents

고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법 및 그 에미터 Download PDF

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박규창
강정수
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 기판 상부에 박막(2)을 형성하는 제1 단계(S10), 형성된 박막(2)의 상부에 전도성 물질층(4)을 형성하는 제2 단계(S20), 전도성 물질층(4)에 패터닝 공정을 통하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 제작하는 제3 단계(S30), 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 상부에 금속 촉매(3)의 시드(seed)를 형성하여 고온에서 탄소나노튜브(5)를 성장시키는 제4 단계(S40)를 포함하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 위 제조방법으로 제조한 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터에 관한 것이다.
본 발명은 종래 RAP 공정에서 할 수 없었던 고온에서의 성능이 향상된 탄소나노튜브(5) 에미터의 제조에 그 목적과 효과가 있다.

Description

고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법 및 그 에미터{Fabrication method of Highly conductive and higher performance carbon nanotube emitters and the emitters}
본 발명은 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법 및 그 에미터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브의 전도성을 향상시킴으로써 전자 방출 특성을 개선할 수 있는 탄소나노튜브 에미터의 제조방법 및 그 에미터에 관한 것이다.
최근 전자소자에 나노물질을 적용하는 기술이 급속도로 개발되고 있으며, 특히 그 중에서도 탄소나노튜브(Carbon nanotube; CNT)를 전자 방출 소자에 적용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
탄소나노튜브를 이용하여 전자 방출 소자를 제조하는 방법에는 미국특허 제6232706호에 개시된 플라즈마 화학기상증착법(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)과, 미국특허 제6239547호에 개시된 페이스트를 이용하는 방법 등이 있다.
특히, 플라즈마 화학기상증착법은 직류 또는 고주파 전계를 금속 촉매에 존재하는 반응기의 두 전극 사이에 인가하여 반응기내의 아세틸렌 가스를 글로우(glow) 방전시킨 다음 플라즈마로 변형시켜 그 에너지로 전극 상에 탄소나노튜브를 성장시키는 방법이다.
최근 들어, RAP(resist-assisted patterning) 방식의 탄소나노튜브 에미터 제조 방법이 제안되었다. 즉, RAP 방식은, ① HF 등으로 기판 산화막을 제거 및 클리닝한 기판(Si wafer 등)을 준비하는 단계, ② 준비된 기판 상에 패터닝된 금속 촉매을 형성하되, 금속 촉매 상에는 포토레지스트층을 일부 남겨두는 단계, ③ 열처리를 통해 패터닝된 금속 촉매을 용융시킴으로써 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 단계, ④ 형성된 시드를 일정 온도(약 500 ℃)에서 플라즈마 화학기상증착법으로 처리함으로써 탄소나노튜브를 시드 상에 성장시키는 단계를 포함한다.
하지만, 일정 이상의 고온(600℃ 이상)에서 RAP 방식을 이용해 탄소나노튜브 에미터를 성장시키려는 경우, 금속 촉매의 기판 상에서 용융 확산하거나 기판에 흡수되면서 성장된 탄소나노튜브의 배열이 촘촘하지 않을 뿐만 아니라, 탄소나노튜브의 성장 자체도 제한되는 문제점이 있었다. 또한, RAP 방식에 의해 제조된 탄소나노튜브는 일정 온도 이하에서만 성장되므로, 그 결정성도 떨어질 수밖에 없는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전자 방출 특성을 개선할 수 있는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조 방법 및 그 에미터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래 보다 더 높은 온도에서도 제한 없이 탄소나노튜브의 성장이 이루어져 탄소나노튜브의 결정성을 향상시킬 수 있으면서, 동시에 촘촘히 배열된 상태의 탄소나노튜브로 성장시킬 수 있는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조 방법 및 그 에미터를 제공하는데 그 다른 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판(1) 상부에 박막(2)을 형성하는 제1 단계(S10), 형성된 박막(2)의 상부에 전도성 물질층(4)을 형성하는 제2 단계(S20), 전도성 물질층(4)에 패터닝 공정을 통하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 제3 단계(S30), 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 상부에 금속 촉매(3)의 시드(seed)를 형성하여 고온에서 탄소나노튜브를 성장시키는 제4 단계(S40)를 포함할 수 있다.
이 때, 제1 단계(S10)의 박막(2)은 자연적으로 형성되거나 인공적으로 형성된 산화막(21)을 포함하는 박막일 수 있고, 또한 SiNx 및 SiOx로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 버퍼층(22)을 포함하는 박막일 수 있으며, 5nm 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
그리고, 제2 단계(S20)는 스퍼터링법(sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 화학기상증착법(Chemical vapor deposition, CVD) 중 어느 하나의 방법으로 전도성 물질층을 형성하는 것이 바람직하다.
이 때, 제2 단계(S20)의 전도성 물질층(40)은 일함수가 5.5eV 이하인 금속으로 형성될 수 있고, 5㎚ 내지 300㎚의 두께를 가질 수도 있다.
또한, 제3 단계(S30)의 패터닝 공정은 전도성 물질층(4)의 상부에 포토레지스트를 스핀코팅 방법 또는 슬릿코팅법으로 형성하는 단계, 상기 포토레지스트를 소결하는 단계, 상기 소결된 포토레지스트를 포토리소그라피공법으로 원하는 패턴이 형성된 마스크를 전도성 물질층과 얼라인(align)하고, 노광 과정을 수행하여 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴 이외 부분의 포토레지스트를 제거하는 단계, 상기 포토레지스가 제거된 전도성 물질층을 에칭하는 단계, 상기 패턴상에 형성된 포토레지스트를 제거(strip)하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 제3 단계(S30)의 패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층(4)을 음각하되, 상기 음각된 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성할 수 있다.
뿐만 아니라, 제3 단계(S30)의 패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층(4)을 양각하되, 상기 양각된 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 양각된 전도성 물질층(4)의 상부에 박막(6)을 더 형성하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성할 수도 있으며, 상기 양각된 전도성 물질층(4)의 상부에 형성된 박막(6)은 자연적으로 형성되거나 인공적으로 형성된 산화막을 포함하는 박막(6)이거나, SiNx 및 SiOx로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 버퍼층을 포함하는 박막(6)일 수 있다.
그리고, 제4 단계의 금속 촉매(3)는 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co)와 같은 전이금속 중 어느 하나이거나, 코발트-니켈, 코발트-철, 니켈-철 또는 코발트-니켈-철 합금 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 600℃ 이상의 고온에서 열처리하는 특징을 가질 수 있다. 또한, 금속 촉매(3)는 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 상부에 심어져 시드(seed)를 형성할 수 있다.
또한, 제4 단계는 탄소나노튜브(5)에 전도성 물질층(4)의 전도성 물질이 증착되어 코팅되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 위와 같이 제1 단계 내지 제4 단계의 제조방법으로 제조되는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터의 제조방법 및 그 에미터는 전도성 물질이 탄소나노튜브(5)의 성장 공정 중에 탄소나노튜브(5)에 코팅됨으로써 탄소나노튜브(5)의 전도성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 전자 방출 특성을 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터의 제조방법 및 그 에미터는 기판(1) 상부에 박막(2)을 포함함으로써 종래 보다 더 높은 온도에서도 탄소나노튜브(5)를 성장시킬 수 있어 성장된 탄소나노튜브(5)의 결정성을 개선할 수 있을 뿐 아니라, 동시에 촘촘히 배열된 상태로 성장된 탄소나노튜브(5)를 성장시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터의 제조방법 및 그 에미터는 기판(1) 상부의 박막(2)이 탄소나노튜브(5)의 성장 공정 중에 탄소나노튜브(5)에 증착되어 코팅됨으로써 성장된 탄소나노튜브(5)의 구조적 강도 및 열적 안정성이 강화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터의 제조방법 및 그 에미터는 종래의 RAP 공정과 달리 기판(1)의 표면에서 기판 산화물층을 제거하는 별도의 공정을 수행할 필요가 없으므로, 제조 공정이 줄어들어 제조 비용 및 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 동일 압력 및 동일 시간 동안 온도의 변화에 따른 탄소나노튜브의 전압 및 전류 특성을 나타낸다.
도 2는 종래 RAP 공정에서 600℃ 이상 고온으로 탄소나노튜브를 제조하는 경우에 탄소나노튜브가 형성되는 일 실시예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법을 나타낸다.
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e는 전도성 물질층을 음각하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 과정을 나타낸다.
도 5는 음각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다.
도 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f는 음각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다.
도 7a, 7b는 박막이 산화막인 경우에 시드(seed)를 성장시키는 일 실시예를 나타낸다.
도 7c, 7d는 박막이 버퍼층인 경우에 시드(seed)를 성장시키는 일 실시예를 나타낸다.
도 8은 다수개의 음각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 배열된 구성을 평면도로 나타낸다.
도 9a, 9b, 9c, 9d, 9e는 전도성 물질층을 양각하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 과정을 나타낸다.
도 10은 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다.
도 11은 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다.
도 12는 다수개의 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 배열된 구성을 평면도로 나타낸다.
도 13은 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 박막을 형성하고, 그 상부에 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다.
도 14는 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 박막을 형성하고, 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다.
도 15a, 15b는 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 박막이 없는 경우 시드(seed)가 성장하는 일 실시예를 나타낸다.
도 15c, 15d는 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 박막을 형성한 경우 시드(seed)가 성장하는 일 실시예를 나타낸다.
도 16은 상부에 박막이 형성된 다수개의 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 배열된 구성을 평면도로 나타낸다.
도 17a, 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브가 형성된 구조체를 나타낸다.
도 18은 Mo 금속이 코팅된 탄소나노튜브와 RAP 공정만으로 형성된 탄소나노튜브의 전류-전압 특성을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 물질이 코팅된 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터를 나타낸다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
본 명세서에서, “예를 들어”와 같은 표현에 따라는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 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 발명의 실시예 및 도면에 따라 이하 상세히 검토한다.
도 1은 동일 압력 및 동일 시간 동안 온도의 변화에 따른 탄소나노튜브(5)의 전압 및 전류 특성을 나타내며, 또한 도 2는 종래 RAP 공정에서 고온으로 탄소나노튜브(5)를 제조하는 경우에 탄소나노튜브(5)가 형성되는 일 실시예를 나타낸다.
도 1에 기재된 전압-전류 특성을 볼 때, 탄소나노튜브(5)는 600℃ 이상, 바람직하게는 600℃ 이상 1000℃ 이하의 고온에서 성장하는 경우일수록 고전도성, 고성능을 가진 것으로 나타난다. 이에, 600℃ 이상의 고온에서 탄소나노튜브(5)를 제작할 필요성이 존재하는데, 다만, 이와 같이 고온에서 탄소나노튜브(5)를 생성하면 다음의 실시예 1와 같은 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 이를 극복하기 위하여 다음의 실시예 2, 3을 구체적으로 살펴볼 필요가 있다.
[실시예 1] 고온에서의 공정 1
<온도에 따른 Seed forming시 금속촉매의 변화>
Figure 112018094017970-pat00001
(Annealing time : 30 min)
위 실시예 1과 같이, 일정 온도 이상(600℃ 이상, 바람직하게는 600℃ 이상 1000℃ 이하)에서, 기판(1) 위에 금속 촉매(3)의 시드(seed)를 형성하여 탄소나노튜브(5)를 성장시키면, 상기 금속 촉매(3)가 용융되면서 기판(1)에 흡수되는 현상이 나타난다. 이러한 현상이 나타나는 경우, 금속 촉매(3)가 촉매로써 온전히 작용하지 못하게 되므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브(5)의 성장이 제한될 수 밖에 없다.
[실시예 2] 고온에서의 공정 2
<포토레지스트(PR) 유무에 따른 고온에서 Seed forming시 금속 촉매의 변화>
Figure 112018094017970-pat00002
위 실시예 2의 좌측 사진과 같이, 일정 온도 이상(600℃ 이상, 바람직하게는 600℃ 이상 1000℃ 이하)에서 RAP 공정을 실시하면 니켈(Ni)의 금속 촉매(3)가 용융되고, 기판(1)으로 흡수된다. 그러나, 포토레지스트(PR)를 제거하는 공정(Non - PR)을 진행한 우측 사진은 금속 촉매인 니켈(Ni)이 기판(1)에 용융되지 않고 남아있으나 일부는 기판(1)에 용융되어 흡수된 것이 확인되었다.
[실시예 3] 고온에서의 공정 3
<포토레지스트(PR) 유무에 따른 고온에서 Seed forming시 금속 촉매의 변화>
Figure 112018094017970-pat00003
위 실시예 3와 같이, SiO2으로 구성된 버퍼층(22)을 구비한 경우, 일정 온도 이상(600℃ 이상, 바람직하게는 600℃ 이상 1000℃ 이하)에서 실시예 2와 달리 니켈(Ni)이 용융되거나 기판(1)에 흡수되지 않았고, 특히 포토레지스트를 제거하는 공정(Non - PR)을 진행한 우측 사진은 니켈(Ni)이 덩어리(고온에서는 액체상태)를 이루면서 전혀 기판(1)에 용융되지 않았으며, 또한 실시예 2의 실험보다 더 니켈(Ni)의 뭉침 현상이 두드러짐을 알 수 있다. 다시 말해, 고온에서 RAP 공정으로 포토레지스트를 제거하고 동시에 기판 상부에 버퍼층(22)과 같은 박막(2)을 형성하게 되는 경우 금속 촉매로서 니켈(Ni)의 시드(seed)가 형성되기 용이하므로, 이를 통하여 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터를 형성할 수 있다고 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터의 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, S10 내지 S40을 포함한다.
구체적으로, 기판(1) 상부에 박막(2)을 형성하는 제1 단계(S10), 형성된 박막(2)의 상부에 전도성 물질층(4)을 형성하는 제2 단계(S20), 전도성 물질층(4)에 패터닝 공정을 통하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 제작하는 제3 단계(S30), 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 상부에 금속 촉매(3)의 시드(seed)를 형성하여 고온에서 탄소나노튜브(5)를 성장시키는 제4 단계(S40)를 포함하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터 제조방법을 말한다.
이 때, 제1 단계(S10)의 기판(1)은 그 상부에 구비되는 구성을 지지 및 보호하는 구성이다. 예를 들어, 기판(1)은 유리 기판, 실리콘 웨이퍼 기판, 그라파이트(graphite) 기판, 그래핀(graphene) 기판 또는 금속 기판 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 금속 기판은 서스(SUS) 기판, 몰리브덴(Mo) 기판 또는 알루미나(Al2O3) 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다만, 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 경우, 상기 실리콘은 제4 단계(S40)의 고온 공정에 의하여 탄소나노튜브에 코팅될 수 있고, 이러한 구조는 탄소나노튜브의 구조적 강도 및 열적 안정성을 증대시킬 수 있다.
또한, 제1 단계(S10)의 박막(2)은 자연적으로 형성되거나 인공적으로 형성된 산화막(21)을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라 제1 단계(S10)의 박막(2)은 절연재질일 수 있으며, 바람직하게는 SiNx 및 SiOx로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 버퍼층(22)일 수 있다.
이 때 박막(2)은 고온에 따른 금속 촉매가 용융 후 기판에 흡수되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 이러한 구성을 이용하여 본 발명은 보다 촘촘하게 배열된 탄소나노튜브(5)로 성장시킬 수 있는 이점을 가지게 된다.
또한, 산화막(21)은 산화공정을 통해 처리된 기판(1)의 표면에 생성되는 층일 수 있다. 이 경우 산화공정에 따른 산화막(21)을 그대로 이용할 수 있으므로, 종래의 RAP 공정과 달리, 기판(1)의 표면에서 산화막(21)을 제거하는 별도의 공정을 수행할 필요가 없다. 즉, 본 발명은 HF 등으로 산화막(21)을 제거 및 클리닝하는 단계를 생략할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 종래에 비해 제조 공정이 줄어들어 제조 비용 및 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.
뿐만 아니라, 제1 단계(S10)의 박막(2)은 5nm 내지 200nm의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 해당 두께 범위를 초과하는 경우, 금속 촉매(3)가 박막(2) 상부에 시드(seed)를 형성할 때, 기판(1)에 접촉하기 어려울 수 있다. 또한, 해당 두께 범위 미만인 경우, 용융되는 금속 촉매(3)의 양이 많아 광범위로 용융되면서 촘촘하게 배열된 탄소나노튜브(5)의 성장이 어려울 수도 있다.
또한, 제2 단계(S20)의 전도성 물질층(4)을 형성하는 방식은 스퍼터링법(Deposition), 열증착법(Thermal evaporation), 원자층증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 화학기상증착법(Chemical vapor deposition, CVD) 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 제2 단계(S20)의 전도성 물질층(4)은 일함수가 5.5eV 이하, 바람직하게는 1 내지 5.5eV 인 것일 수 있다. 예를 들면, 6 붕화 세륨(CeB6), 6 붕화 란탄(LaB6), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 탄소나노튜브 공정에서 금속 촉매가 될 수 없는 금속인 것이 바람직하다.
뿐만 아니라, 제2 단계(S20)의 전도성 물질층(4)은 5㎚ 내지 300㎚의 두께를 가질 수 있으며, 이보다 두께가 얇거나 두꺼우면 전도성 물질이 탄소나노튜브(5)에 증착되기 어렵거나 증착되어 코팅되더라도 전류-전압 특성이 뛰어난 탄소나노튜브(5)가 형성되기 어렵다.
또한, 제4 단계(S40)는 600℃ 이상, 바람직하게는 600℃ 이상 1000℃ 이하의 고온에서 열처리하는 것이 바람직하며, 제4 단계(S40)의 금속 촉매(3)는 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co)와 같은 전이금속 중 어느 하나이거나, 코발트-니켈, 코발트-철, 니켈-철 또는 코발트-니켈-철 합금 중 어느 하나일 수 있다.
예를 들어, 제4 단계(S40)에 있어서, 300℃ ~ 600℃의 온도를 유지한 상태에서 5분 내지 120분간 열처리함으로써 금속 촉매의 시드(seed)를 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 열처리 시간이 5분 미만일 경우에는 시드(seed)가 완전히 기판(1)에 접촉하지 않을 수도 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 통하여, 전도성 물질층(4)을 음각하고, 음각한 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성한 경우에 대하여 살펴본다.
도 4에 따르면, 제3 단계(S30)의 패터닝 공정은 구체적으로 다음과 같다.
본 발명의 제1 단계(S10), 제2 단계(S20) 공정을 거친 기판(1), 박막(2), 그리고 전도성 물질층(4)을 구비한 구조체에 있어서(도 4a), 전도성 물질층(4)의 상부에 포토레지스트를 스핀코팅 방법 또는 슬릿코팅법으로 형성하고 상기 포토레지스트를 소결하는 단계(도 4b), 상기 소결된 포토레지스트를 포토리소그라피공법으로 원하는 패턴이 형성된 마스크를 전도성 물질층(4)과 얼라인(align)하고, 노광 과정을 수행하여 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴 이외 부분의 포토레지스트를 제거하는 단계(도 4c), 상기 포토레지스가 제거된 전도성 물질층(4)을 에칭하는 단계(도 4d), 상기 패턴상에 형성된 포토레지스트를 제거(strip)하는 단계(도 4e)를 포함할 수 있다.
다만, 전도성 물질층(4)을 패터닝하는 공정에 있어서, 위와 같은 포토리소그라피공법으로 한정되는 것은 아니며, 쉐도우 마스킹 등의 다양한 공정을 이용할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 상기 패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층(4)을 음각하되, 상기 음각된 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 것이 바람직하다.
이 때, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter asland array)란, 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하기 위한 공간을 의미한다. 또한, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter asland array)는 그 모양이 사각형, 육각형, 원형 등의 다각형이 될 수 있고, 그 배열은 도 8과 같이 사각 모양으로 배열될 수 있으나, 그 이외에 육각, 원형 등 다양하게 배열 가능하다.
또한, 다수의 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 있는 경우 각각의 거리(D)는 20㎛ 이상인 것이 바람직하고, 각각의 너비(MP)는 20㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 따르면, 상기 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)의 내부에 쉐도우 마스크(M)를 얼라인(align)한 후, 쉐도우 마스크 패턴에 따라 금속 촉매(3)의 시드(seed)를 형성할 수 있다.
또한, 도 6에 따르면, 본 발명의 제1 단계(S10), 제2 단계(S20) 및 제3 단계(S30) 공정을 거친 기판(1), 박막(2), 그리고 전도성 물질층(4)을 구비한 구조체에 있어서(도 6a), 상기 구조체 상부에 금속 촉매층(31)을 증착하는 단계(도 6b), 상기 금속 촉매층(31)의 상부에 포토레지스트(PR)를 스핀코팅 또는 슬릿코팅법으로 형성하며, 상기 포토레지스트(PR)를 소결하는 단계(도 6c), 상기 소결된 포토레지스트를 포토리소그라피공법으로 원하는 패턴이 형성된 마스크를 금속 촉매층(31)과 얼라인(align)하고, 노광 과정을 수행하여 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴 이외 부분의 포토레지스트를 제거하는 단계(도 6d), 상기 포토레지스트가 제거된 금속 촉매층(31)을 에칭하는 단계(도 6e), 상기 패턴상에 형성된 포토레지스트를 제거(strip)하는 단계(도 6f)를 포함할 수 있다.
다만, 금속 촉매층(31)을 패터닝하는 공정에 있어서, 위와 같은 포토리소그라피공법으로 한정되는 것은 아니며, 쉐도우 마스킹 등의 다양한 공정을 이용할 수도 있을 것이다.
또한, 도 7a, 7b에 따르면, 기판(1) 상부에 형성되는 박막은 산화막(21)을 포함할 수 있으며, 전도성 물질층(4)을 음각으로 패터닝한 경우 기판 상부의 산화막(21)이 외부로 노출되는데, 이 때 산화막(21)은 탄소나노튜브(5)를 성장시키는 제4 단계에서 소실되고, 이 산화막(21)이 소실됨으로써 실리콘 웨이퍼가 노출되게 된다. 즉, 산화막(21)을 구비하되 전도성 물질층(4)을 음각으로 패터닝한 경우 공정 중에서 실리콘 웨이퍼가 노출이 되어 탄소나노튜브(5)에 코팅되므로 탄소나노튜브(5)의 결정성을 개선할 수 있게 된다.
다만, 도 7c, 7d에 따르면, 기판(1) 상부에 형성되는 박막은 버퍼층(22)을 포함할 수 있으며, 전도성 물질층(4)을 음각으로 패터닝한 경우 기판 상부의 버퍼층(22)이 외부로 노출되는데, 이 때 버퍼층(22)의 실리콘을 포함하는 구성 물질이 탄소나노튜브(5)에 코팅되어 탄소나노튜브(5)의 구조적 강도 및 열적 안정성을 증대시킬 수 있다.
도 8에 따르면, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter asland array)는 그 모양이 사각형이 될 수 있을 뿐만 아니라 육각형, 원형 등의 다각형이 될 수 있다.
또한, 도 8에 따르면, 다수개의 에미터 아일랜드 어레이(Emitter asland array)의 배치는 도 8과 같이 사각 모양으로 배열될 수 있으나, 그 이외에 육각, 원형 등 다양하게 배치 가능하다
이 때, 다수의 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 있는 경우 각각의 거리(D)는 20㎛ 이상인 것이 바람직하고, 각각의 너비(MP)는 20㎛ 이상인 것이 바람직하다.
이하, 도 9 내지 도 16을 통하여, 전도성 물질층(4)을 양각하고, 양각한 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성한 경우에 대하여 살펴본다.
도 9에 따르면, 제3 단계(S30)의 패터닝 공정은 구체적으로 다음과 같다.
본 발명의 제1 단계(S10), 제2 단계(S20) 공정을 거친 기판(1), 박막(2), 그리고 전도성 물질층(4)을 구비판 구조체에 있어서(도 9a), 전도성 물질층(4)의 상부에 포토레지스트를 스핀코팅 방법 또는 슬릿코팅법으로 형성하고 상기 포토레지스트를 소결하는 단계(도 9b), 상기 소결된 포토레지스트를 포토리소그라피공법으로 원하는 패턴이 형성된 마스크를 전도성 물질층(4)과 얼라인(align)하고, 노광 과정을 수행하여 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴 이외 부분의 포토레지스트를 제거하는 단계(도 9c), 상기 포토레지스가 제거된 전도성 물질층(4)을 에칭하는 단계(도 9d), 상기 패턴상에 형성된 포토레지스트를 제거(strip)하는 단계(도 9e)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층(4)을 양각하되, 양각된 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도 10에 따르면, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)의 내부에 쉐도우 마스크(M)를 얼라인(align)한 후, 금속 촉매의 시드(seed)를 형성할 수 있다.
그리고, 도 11에 따르면, 금속 촉매층(31)을 증착한 후 도 6에서의 공정과 동일한 순서로 금속 촉매층(31)을 패터닝하여 금속 촉매의 시드(seed)를 형성할 수 있게 된다.
다만, 도 12에 따르면, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 각각의 거리와 각각의 너비는 상술한 도 8에서와 동일한 특징을 가지는 것이 바람직할 것이다.
도 13은 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 박막을 형성하고, 그 상부에 쉐도우 마스크를 이용하여 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타내며, 도 14는 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 박막을 형성하고, 그 상부에 금속 촉매층(31)을 증착한 후, 포토리소그라피공법을 이용하여 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 일 실시예를 나타낸다. 즉, 도 14 및 도 15c, 15d에 따르면, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)와 금속촉매(3) 사이에 박막(6)을 더 포함할 수 있다.
이 때, 도 14 및 도 15c, 15d에 따른 박막(6)이란, 자연적으로 형성되거나 인공적으로 형성된 산화막을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라 박막(6)은 절연재질일 수 있으며, 바람직하게는 SiNx 및 SiOx로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 버퍼층일 수 있다. 또한, 박막(6)은 바람직하게는 5nm 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
다만, 도 15a, 15b에 따르면, 전도성 물질층(4)이 양각된 부분에 형성된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)상에 금속 촉매의 시드(seed)를 직접 형성할 수도 있을 것이다.
또한, 도 16은 상부에 박막이 형성된 다수개의 양각된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 배열된 경우를 나타낸다. 이 때, 에미터 아일랜드 어레이(Emitter asland array)는 그 모양이 사각형이 될 수 있을 뿐만 아니라 육각형, 원형 등의 다각형이 될 수 있다. 또한, 그 배열은 도 16과 같이 사각 모양으로 배열될 수 있으나, 그 이외에 육각, 원형 등 다양하게 배열 가능하다.
또한, 다수의 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)가 있는 경우 각각의 거리(D)는 0.01~20㎛인 것이 바람직하고, 각각의 너비(MP)는 0.01~20㎛인 것이 바람직하다.
이하, 도 17 내지 도 18을 통하여, 전도성 물질층(4)이 코팅된 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 및 에미터 어레이(Emitter array)에 대하여 살펴본다.
도 17a, 도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전도성 고성능 탄소나노튜브가 형성된 구조체를 나타내는 것이며. 도 18은 Mo 금속이 코팅된 탄소나노튜브(5)의 전류-전압 특성을 나타낸다.
도 17a에 따르면, RAP 공정으로 형성된 에미터(Emitter array)를 확인할 수 있고, 도 17b에 따르면 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 및 에미터 어레이(Emitter array)를 확인할 수 있다. 도 17b와 같이 제조된 탄소나노튜브(5)의 외부에는 전도성 물질이 증착되어 코팅되며, 이러한 경우 도 18에서와 같이 전류-전압 특성이 확연히 좋아지는 것을 확인할 수 있다.
다만, 이 때 전도성 물질층(4)은 기판(1)의 상부 전면을 덮는 것이 아니라, 도 17b와 같이 기판(1) 상의 부분적 영역에만 층을 형성하여야 하며, 이러한 층의 형태는 제3 단계(S30)의 패터닝 공정에 따라 음각 또는 양각으로 형성될 수 있다. 따라서 전도성 물질층(4)의 두께, 넓이, 배열 등에 따라서 탄소나노튜브(5)에 코팅되는 전도성 물질의 양을 조절할 수 있게 된다.
이하, 도 19를 통하여, 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터 제조방법에 의해 제조된 에미터에 대하여 살펴본다.
도 19에 따르면, 상술한 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 고전도성 고성능 탄소나노튜브(5) 에미터는, 기판(1), 기판 상부에 형성된 박막(2), 박막(2) 상부에 형성된 전도성 물질층(4), 음각된 전도성 물질층(4)에 형성된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array), 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 내부에 금속 촉매의 시드(seed), 상기 시드(seed)에서 성장된 탄소나노튜브(5)로 구성될 수 있다.
또한, 기판(1), 기판 상부에 형성된 박막(2), 박막(2) 상부에 형성된 전도성 물질층(4), 양각된 전도성 물질층(4)에 형성된 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array), 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 내부에 금속 촉매의 시드(seed), 상기 시드(seed)에서 성장된 탄소나노튜브(5)로 구성될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 기판 2: 기판 상부 박막
21: 산화막 22: 버퍼층
3: 금속 촉매 4: 전도성 물질층
5: 탄소나노튜브 6: 전도성 물질층 상부 박막
M: 쉐도우 마스크 MP: 패턴 배열
PR: 포토레지스트층 W: 패턴 배열간

Claims (18)

  1. 기판 상부에 박막을 형성하는 제1 단계,
    상기 형성된 박막의 상부에 전도성 물질층을 형성하는 제2 단계,
    상기 전도성 물질층에 패터닝 공정을 통하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 제3 단계,
    상기 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 상부에 상기 전도성 물질층과 상이한 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하여 고온에서 탄소나노튜브를 성장시키는 제4 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 단계에서, 상기 전도성 물질층은 일함수가 5.5eV 이하인 금속으로 형성되고, 상기 금속은 6 붕화 세륨(CeB6), 6 붕화 란탄(LaB6), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하며,
    상기 제4 단계는 상기 탄소나노튜브에 상기 전도성 물질층의 전도성 물질이 증착되어 코팅되는 단계를 더 포함하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계의 박막은
    자연적으로 형성되거나 인공적으로 형성된 산화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계의 박막은
    SiNx 및 SiOx로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 버퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계의 박막은
    5nm 내지 200nm의 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계는
    스퍼터링법(sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 화학기상증착법(Chemical vapor deposition, CVD) 중 어느 하나의 방법으로 전도성 물질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계의 전도성 물질층은
    5㎚ 내지 300㎚의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계의 패터닝 공정은
    상기 전도성 물질층의 상부에 포토레지스트를 스핀코팅 방법 또는 슬릿코팅법으로 형성하는 단계,
    상기 포토레지스트를 소결하는 단계,
    상기 소결된 포토레지스트를 포토리소그라피공법으로 원하는 패턴이 형성된 마스크를 전도성 물질층과 얼라인(align)하고, 노광 과정을 수행하여 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴 이외 부분의 포토레지스트를 제거하는 단계,
    상기 포토레지스가 제거된 전도성 물질층을 에칭하는 단계,
    상기 패턴상에 형성된 포토레지스트를 제거(strip)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계는
    패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층을 음각하되,
    상기 음각된 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계는
    패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층을 양각하되,
    상기 양각된 부분에 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 단계는
    패터닝 공정을 이용하여 전도성 물질층을 양각하되,
    상기 양각된 전도성 물질층의 상부에 박막을 더 형성하여 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array)를 형성하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 양각된 전도성 물질층의 상부에 형성된 박막은
    자연적으로 형성되거나 인공적으로 형성된 산화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 양각된 전도성 물질층의 상부에 형성된 박막은
    SiNx 및 SiOx로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 버퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계의 금속 촉매는
    니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co)와 같은 전이금속 중 어느 하나이거나, 코발트-니켈, 코발트-철, 니켈-철 또는 코발트-니켈-철 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계는
    600℃ 이상의 고온에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계의 에미터 아일랜드 어레이(Emitter island array) 상부에 금속 촉매의 시드(seed)를 형성하는 과정은
    금속 촉매층을 증착하는 단계,
    상기 금속 촉매층에 패터닝 공정을 통하여 금속 촉매의 시드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터의 제조방법.
  17. 삭제
  18. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조되는 고전도성 고성능 탄소나노튜브 에미터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180005868A (ko) * 2016-07-07 2018-01-17 티디에스 주식회사 박막을 이용한 고성능 전자방출 에미터 제조방법 및 그 에미터

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180005868A (ko) * 2016-07-07 2018-01-17 티디에스 주식회사 박막을 이용한 고성능 전자방출 에미터 제조방법 및 그 에미터

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023243752A1 (ko) * 2022-06-17 2023-12-21 엘지전자 주식회사 전계 방출 소자 및 그를 이용한 엑스레이 발생 장치

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