KR102636746B1 - 적외선 검지소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 적외선 검지소자 및 그 제조방법을 제공한다. 상세하게는 수명이 길고, 에너지 변환 특성이 우수하고, 경제적인 제조가 가능한 적외선 검지소자 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

적외선 검지소자 및 그 제조방법 {Infrared detection element and manufacturing method thereof}
본 발명은 적외선 검지소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상온에서 작동하고 게이트전압 인가없이 안정적으로 작동하는 광대역 장파장 적외선 검지소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광 검출기는 광신호를 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 하는 소자로서, 초고속 대용량 광통신 시스템, 영상 처리 시스템, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 따라서, 광 검출기에 적용될 수 있는 공정 방법과 저비용, 고성능의 광 검출 소자에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히, 광 검출 소자 들의 광 흡수도, 광검출 민감도, 응답성, 노이즈에 대한 신호 비율(S/N ratio) 등은 성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 따라, 전자(electron)와 정공(hole)에 대해서 기존에 알려진 물질보다 높은 이동도(mobility)를 가지는 2차원 반도체 물질을 광 검출 소자의 채널 물질로 적용하여 광 검출 소자의 특성을 향상시키는 것에 관한 연구가 진행되고 있다.
하지만, 외부에서 전압을 인가해야 하고, 상온에서 작동하지 않는 문제점을 갖고 있다.
이에 본 발명자는 상온에서 작동하고 게이트전압 인가없이 안정적으로 작동하는 광대역 장파장 적외선 검지소자 및 그 제조방법을 발명하였다.
한국 공개특허 제10-2016-0069961호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 나노입자층; 상기 나노입자층 상면에 형성되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상면에 형성되는 전이금속 디칼코게나이드 산화물층;을 포함하는 초전층을 포함하는 적외선 검지소자를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 기판 및 상기 기판 상면에 형성되는 산화물층을 구비하는 기판 및 산화물층 구비 단계; 상기 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 금속층 형성 단계; 상기 금속층 상면에 나노입자층을 형성하는 나노입자층 형성 단계; 상기 나노입자층 상면에 그래핀층을 형성하는 그래핀층 형성 단계; 및 상기 그래핀층 상면에 전이금속 디칼코게나이드층을 형성하는 전이금속 디칼코게나이드층 형성 단계;를 포함하는 적외선 검지소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 나노입자층; 상기 나노입자층 상면에 형성되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상면에 형성되는 전이금속 디칼코게나이드 산화물층;을 포함는 초전층을 포함하는 적외선 검지소자를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층 하면에 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층 하면에, 기판 상에 형성된 산화물층이 형성된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층에 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 금속 전극; 및 상기 그래핀층 또는 상기 금속층에 전기적으로 연결되도록 형성된 제2 금속 전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층은 UV-오존 또는 플라즈마 처리를 통해 산화된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층은 P형 도핑된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 열 또는 빛에 의해 전기적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 Ti2O3, V2O5, 및 Bi2OxSe3-x(x는 0이상 3이하임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 반사율이92% 이상인 금속인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 기판 및 상기 기판 상면에 형성되는 산화물층을 구비하는 기판 및 산화물층 구비 단계; 상기 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 금속층 형성 단계; 상기 금속층 상면에 나노입자층을 형성하는 나노입자층 형성 단계; 상기 나노입자층 상면에 그래핀층을 형성하는 그래핀층 형성 단계; 상기 그래핀층 상면에 전이금속 디칼코게나이드층을 형성하는 전이금속 디칼코게나이드층 형성 단계; 및 상기 전이금속 디칼코게나이드층에 UV-오존 또는 플라즈마 처리하여 산화시키는 전이금속 디칼코게나이드층 산화 단계;를 포함하는 적외선 검지소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층은 전이금속 디칼코게나이드층 산화 단계에 의해 P형 도핑되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층에 제1 금속 전극이 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 그래핀층 또는 상기 금속층에 제2 금속 전극이 전기적으로 연결되도록 형성되는 금속 전극 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 열 또는 빛에 의해 전기적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 Ti2O3, V2O5, 및 Bi2OxSe3-x(x는 0이상 3이하임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 반사율이92% 이상인 금속인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적외선 검지소자 및 그 제조방법을 구현하여 상온에서 작동하고 게이트전압 인가없이 안정적으로 작동하는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀을 채널로 하는 적외선 감지소자 상부도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀을 채널로 하는 적외선 감지소자 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀층의 하면에 형성된 금속층을 전극으로 구성한 적외선 감지소자의 상부도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀층의 하면에 형성된 금속층을 전극으로 구성한 적외선 감지소자의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 검지소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 나노입자를 코팅한 기판 및 2차원 반도체 소자 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 및 그래핀층을 트랜스퍼한 기판의 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 산소플라즈마를 이용하여 산화시킨 그래핀층의 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
전술한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 나노입자층; 상기 나노입자층 상면에 형성되는 그래핀층; 및 상기 그래핀층 상면에 형성되는 전이금속 디칼코게나이드 산화물층;을 포함는 초전층을 포함하는 적외선 검지소자를 제공한다.
상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층은 얇은 두께로 인해 저전압으로 소자 동작이 가능하며, 전이금속 디칼코게나이드(TMDCs) 이차원 소재가 사용되며, 이러한 이차원 소재는 얇고 휘어지는 특성을 가질 수 있다.
또한 상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층은 상기 그래핀층의 전하 농도를 3.5*1013 cm-2 정도까지 강한 p형 도핑을 일으켜 그래핀의 투과도를 IR 영역에서 99% 이상으로 증가시킬 수 있으며, p형 도핑이 된 그래핀층의 반송자 고속전송으로 인해 검지전류 노이즈를 줄인 상온 적외선 검지 가능하다.
상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층에 의해 도핑된 그래핀층에 적외선이 투과함으로써 하단의 나노입자층에 포함된 나노입자에서 광전효과 발생시킬 수 있으며, 이 경우 검지 가능한 파장 대역은 1~6um일 수 있다.
상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층에 포함되는 전이금속 디칼코게나이드(TMDCs) 물질인 WSe2, WS2, MoS2, MoSe2, MoTe2 등을 UV-오존 혹은 플라즈마 처리를 통해 산화시켜 산화물층을 형성할 시 하단의 그래핀층에 포함된 그래핀이 강한 P 형 도핑 효과를 받아 파울리 블락킹 (Pauli blocking) 효과에 의해 도핑된 페르미 준위 에너지 (Fermi Level Energy)의 2 배 에너지를 갖는 빛에 대한 투과도가 99% 이상으로 높아질 수 있다.
상기 그래핀층은 높은 투과도와 도핑효과를 위해 단일층(Monolayer)으로 구성될 수 있으며, 전이금속 디칼코게나이드층은 전이금속 디칼코게나이드의 분자 두께를 1층로 할 때, 1층에서 10층 이하의 두께로 구성될 수 있다.
상기 투과도는 0.4~1.4eV (약 1~3 um) 파장대에서 99% 이상의 투과도가 가능하며 전이금속 디칼코게나이드의 두께를 늘릴 경우 이보다 더 높은 파장대 (3~6 um)에서도 투과도를 높일 수 있다.
상기 적외선 검지소자의 적외선 감지 메카니즘은 크게 광자에 의한 검출방식과 열에 의한 검출방식으로 구분되며 상기 나노입자층에 포함되는 나노입자는 주로 수 um~10um 파장대의 빛에 대해서도 반응성을 보일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층 하면에 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 나노입자층 하면에 금속층이 형성됨으로써 적외선이 산화물층 및 그래핀 층을 투과하여 나노입자층에서 흡수되고, 흡수되지 않고 투과하는 적외선 일부는 나노입자층 하면의 금속 층에서 반사되어, 다시 나노입자 층과 반응하여 소자의 전류 변화를 일으켜 적외선을 검지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층 하면에, 기판 상에 형성된 산화물층이 형성된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층에 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 금속 전극; 및 상기 그래핀층 또는 상기 금속층에 전기적으로 연결되도록 형성된 제2 금속 전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 그래핀층은 높은 전기 전도도와 낮은 저항으로 제1 금속 전극 또는 제2 금속 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 나노입자층에 포함되는 나노입자에서 발생하는 전자-정공쌍 발생에 의한 광전류의 변화가 상기 그래핀층의 그래핀 채널을 통해 검출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀층을 채널로 하는 적외선 감지소자 상부도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀층을 채널로 하는 적외선 감지소자 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀층과 그래핀층의 하면에 형성된 금속층을 전극으로 구성한 적외선 감지소자의 상부도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀층과 그래핀층의 하면에 형성된 금속층을 전극으로 구성한 적외선 감지소자의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 상기 적외선 감지소자의 채널 및 전극으로 나노입자층 위의 그래핀층을 이용한 적외선 감지소자를 나타내다.
도 3 및 도 4를 참조하면 그래핀층과 그래핀층의 하면에 형성된 금속층을 전극으로 이용한 적외선 감지소자를 나타낸다
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층은 UV-오존 또는 플라즈마 처리를 통해 산화된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층은 P형 도핑된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층에 포함되는 전이금속 디칼코게나이드(TMDCs) 물질인 WSe2, WS2, MoS2, MoSe2, MoTe2 등을 UV-오존 혹은 플라즈마 처리를 통해 산화시켜 산화물층을 형성할 시 하단의 그래핀층에 포함된 그래핀이 강한 P 형 도핑 효과를 받아 파울리 블락킹 (Pauli blocking) 효과에 의해 도핑된 페르미 준위 에너지 (EF-ECNP)의 2 배 에너지를 갖는 빛에 대한 투과도가 99% 이상으로 높아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 열 또는 빛에 의해 전기적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 Ti2O3, V2O5, 및 Bi2OxSe3-x(x는 0 이상 3 이하임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 반사율이92% 이상인 금속인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 92% 이상의 반사율이 가질 수 있다. 높은 반사율을 가지는 상기 금속을 상기 나노입자층 하면에 증착하여 적외선을 반사시킴으로서 나노입자에서의 광흡수율을 극대화할 수 있다.
다음으로 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예를 설명하기로 하며, 상기 본 발명이 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 생략할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 기판 및 상기 기판 상면에 형성되는 산화물층을 구비하는 기판 및 산화물층 구비 단계; 상기 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 금속층 형성 단계; 상기 금속층 상면에 나노입자층을 형성하는 나노입자층 형성 단계; 상기 나노입자층 상면에 그래핀층을 형성하는 그래핀층 형성 단계; 상기 그래핀층 상면에 전이금속 디칼코게나이드층을 형성하는 전이금속 디칼코게나이드층 형성 단계; 및 상기 전이금속 디칼코게나이드층에 UV-오존 또는 플라즈마 처리하여 산화시키는 전이금속 디칼코게나이드층 산화 단계;를 포함하는 적외선 검지소자의 제조방법을 제공한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 검지소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층에 포함되는 전이금속 디칼코게나이드(TMDCs) 물질인 WSe2, WS2, MoS2, MoSe2, MoTe2 등을 UV-오존 혹은 플라즈마 처리를 통해 산화시켜 산화물층을 형성할 시 하단의 그래핀층에 포함된 그래핀이 강한 P 형 도핑 효과를 받아 파울리 블락킹 (Pauli blocking) 효과에 의해 도핑된 페르미 준위 에너지 (EF-ECNP)의 2 배 에너지를 갖는 빛에 대한 투과도가 99% 이상으로 높아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그래핀층에 제1 금속 전극이 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 그래핀층 또는 상기 금속층에 제2 금속 전극이 전기적으로 연결되도록 형성되는 금속 전극 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 열 또는 빛에 의해 전기적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노입자층의 나노입자는 Ti2O3, V2O5, 및 Bi2OxSe3-x(x는 0 이상 3 이하임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 반사율이92% 이상인 금속인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속층의 금속은 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예.
1. 하부 금속층의 형성
아세톤과 이소프로필 알코올 등으로 세척된 실리콘 이산화물 층에 포토레지스트를 스핀코팅 기법을 이용하여 코팅한다.
리소그래피를 통해 포토레지스트에 하부금속층의 형태를 양각으로 패터닝한다.
금속층 구성을 위해 전자빔 증착이나 열증착 등의 방법으로 금속을 증착시킨 후 아세톤으로 리프트오프시켜 실리콘 이산화물 기판 표면에 금속층만을 남게 하여 하부 금속층을 구성한다.
2. 나노입자층의 형성
유기용매에 섞여있는 나노입자물질은 스핀코팅을 통해 기판에 층을 구성한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 나노입자를 코팅한 기판 및 2차원 반도체 소자 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면 일반적인 실리콘 기판뿐 아닌 2차원 물질로 구성한 소자에도 나노입자 물질의 코팅 및 나노입자층의 형성이 가능함을 확인할 수 있다.
3. 그래핀층의 형성
그래핀층은 다른 기판에 있던 물질을 옮기는 기법인 트랜스퍼 방식으로 층을 구성한다.
박리나 화학기상증착법 등의 방법으로 실리콘이나 사파이어 등의 기판에 있던 그래핀과을 트랜스퍼 방식을 이용하여 나노입자가 코팅된 하부금속층 위로 옮긴다.
4. 디칼코게나이드층의 형성
전이금속 디칼코게나이드 물질(WSe2, WS2, MoS2, MoSe2, MoTe2 등) 또한 트랜스퍼 방식을 이용하여 다른 기판에서 전 단계에 트랜스퍼한 그래핀 위로 쌓아 층을 구성한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 및 그래핀층을 트랜스퍼한 기판의 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면 각각 박리한 얇은 질화붕소와 그래핀을 트랜스퍼 공법을 이용하여 층을 만들 수 있음을 확인할 수 있다.
5. 금속 전극의 증착
1번 과정과 유사하게 리소그래피와 금속증착으로 금속 전극을 구성한다.
층을 구성하고 있는 그래핀이나 하부 금속층에 금속전극이 닿을 수 있도록 포토레지스트 도포 후 리소그래피를 통해 양각으로 패터닝한다.
금속증착 과정을 통해 금속 전극이 구성된다.
6. 전이금속 디칼코게나이드층의 산화
만들어진 소자에 산소플라즈마 및 자외선오존 처리공법을 통해 최상부의 전이금속 디칼코게나이드층의 산화를 진행한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 산소플라즈마를 이용하여 산화시킨 그래핀층의 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면 산소플라즈마 처리공정을 거친 그래핀과 WSe2의 색이 옅어진 것을 통해 이차원 물질 표면에 산화가 일어났음을 육안으로도 확인이 가능하고 산소플라즈마와 자외선오존 처리공법으로 전이금속 디칼코게나이드 층의 산화를 유도할 수 있음을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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 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.
1. 전이금속 디칼코게나이드 산화물층
2. 그래핀층
3. 나노입자층
4. 금속층
5. 제1금속 전극
6. 제2 금속 전극
7. 산화물층
8. 기판

Claims (17)

  1. 나노입자층;
    상기 나노입자층 상면에 형성되는 그래핀층; 및
    상기 그래핀층 상면에 형성되는 전이금속 디칼코게나이드 산화물층;을 포함하는 적외선 검지소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노입자층 하면에 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속층 하면에, 기판 상에 형성된 산화물층이 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 그래핀층에 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 금속 전극; 및 상기 그래핀층 또는 상기 금속층에 전기적으로 연결되도록 형성된 제2 금속 전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전이금속 디칼코게나이드 산화물층은 UV-오존 또는 플라즈마 처리를 통해 산화된 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀층은 P형 도핑된 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노입자층의 나노입자는 열 또는 빛에 의해 전기적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 나노입자층의 나노입자는 Ti2O3, V2O5, 및 Bi2OxSe3-x(x는 0 이상 3 이하임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 금속층의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 반사율이92% 이상인 금속인 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 금속층의 금속은 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자.
  11. 기판 및 상기 기판 상면에 형성되는 산화물층을 구비하는 기판 및 산화물층 구비 단계;
    상기 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 금속층 형성 단계;
    상기 금속층 상면에 나노입자층을 형성하는 나노입자층 형성 단계;
    상기 나노입자층 상면에 그래핀층을 형성하는 그래핀층 형성 단계;
    상기 그래핀층 상면에 전이금속 디칼코게나이드층을 형성하는 전이금속 디칼코게나이드층 형성 단계; 및
    상기 전이금속 디칼코게나이드층에 UV-오존 또는 플라즈마 처리하여 산화시키는 전이금속 디칼코게나이드층 산화 단계;를 포함하는 적외선 검지소자의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그래핀층은 전이금속 디칼코게나이드층 산화 단계에 의해 P형 도핑되는 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 그래핀층에 제1 금속 전극이 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 그래핀층 또는 상기 금속층에 제2 금속 전극이 전기적으로 연결되도록 형성되는 금속 전극 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 나노입자층의 나노입자는 열 또는 빛에 의해 전기적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 나노입자층의 나노입자는 Ti2O3, V2O5, 및 Bi2OxSe3-x(x는 0 이상 3 이하임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 금속층의 금속은 0.6~5um 사이 파장대의 빛에 대해 반사율이92% 이상인 금속인 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 금속층의 금속은 Au, Ag, Cu 및 Al으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 적외선 검지소자 제조방법.
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