KR20050075073A - 다중 딥코팅 방법을 이용한 양자층 및 패턴 구조 형성방법 - Google Patents
다중 딥코팅 방법을 이용한 양자층 및 패턴 구조 형성방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050075073A KR20050075073A KR1020040002845A KR20040002845A KR20050075073A KR 20050075073 A KR20050075073 A KR 20050075073A KR 1020040002845 A KR1020040002845 A KR 1020040002845A KR 20040002845 A KR20040002845 A KR 20040002845A KR 20050075073 A KR20050075073 A KR 20050075073A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- quantum dot
- quantum dots
- colloidal solution
- quantum
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 title abstract description 59
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 58
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 272
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 182
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 55
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 33
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 10
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical class [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
- B82B3/0038—Manufacturing processes for forming specific nanostructures not provided for in groups B82B3/0014 - B82B3/0033
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
- D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/46—Oxides or hydroxides of elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table; Titanates; Zirconates; Stannates; Plumbates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
Abstract
본 발명은 대면적 기판 위에 콜로이드 용액내의 양자점을 다중 딥코팅(dip-coating) 방법을 사용하여 흡착(adsorption)함으로써 양자점의 표면 점유율을 단일층막 수준으로 균일하게 배열하는 방법에 관한 것이다. 또한, 이러한 다중 딥코팅 방법을 사용하여 기판에 균일한 배열을 가지는 양자점 클러스터 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수 나노미터(nanometer)에서 수십 나노미터 크기를 갖는 양자점(quantum dot)을 기판위에 배열하는 나노기술(nanotechnology)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 수 나노미터에서 수십 나노미터 크기를 갖는 양자점을 패턴(pattern)이 형성된 기판 위에 선택적으로 배열시키는 나노기술에 관한 것이다.
양자점은 수 나노미터에서 수십 나노미터의 크기를 갖는 물질로서 벌크(bulk) 상태와는 다른 광학적(A. P. Alivistos. Science, 217, 933(1996)), 자기적(T. Yogi et al., IEEE Trans. Magn. 26, 2271(1990), and J. F. Smyth, Science, 258, 414(1992)), 전기적(K. K. Likharev, Proceddings of the IEEE., 87(4), 606(1999)) 성질을 갖고 있으며, 이러한 물성은 양자점을 형성하는 물질과 그 양자점의 크기에 따라 다르다.
이러한 양자점은 분말(powder) 또는 콜로이드(colloid) 형태로도 사용할 수 있으나, 양자점을 기판 위에 배열시키면 고집적화된 또는 특수한 기능성을 갖는 소자를 제작할 수 있다. 이러한 양자점의 성질을 이용하여 플래쉬 메모리소자, 광학소자, 자기저장소자 등에 양자점층을 응용하고자 하는 많은 시도가 있어 왔으며, 최근 활발히 연구되고 있는 소자로는 양자점 크기에 따라 발광 파장의 조절이 가능하고 양자 효율(quantum efficiency)이 뛰어난 광학 소자(A. P. Alivistos. Science, 217, 933(1996)), 1TB/in2 이상의 차세대 고밀도 자기 기록 매체(T. Yogi et al., IEEE Trans. Magn. 26, 2271(1990), and J. F. Smyth, Science, 258, 414(1992)), 양자점에 저장된 전하의 쿨롱차단(Coulomb blockade) 효과(M. H. Devoret, and H. Grabert, Single Charge Tunneling, Plenum Press)를 이용한 차세대 반도체 소자인 단일 전자 트랜지스터(single electron transistor) 및 메모리 소자(single electron memory)(K. K. Likharev, Proceddings of the IEEE., 87(4), 606(1999)) 등이 있다.
양자점을 형성하는 방법은 여러가지가 있으나, 최근에 주목 받는 것이 화학적인 합성 방법을 이용하여 양자점을 합성하는 콜로이드(colloid) 방법이다(C. B. Murray et al., Annu. Rev. Mater. Sci., 30, 545(2000)). 콜로이드 용액이란 수 나노미터(nm) ~ 마이크로미터(㎛) 크기의 입자들이 용매 안에서 응집되지 않고 균일하게 퍼져 있는 용액을 말한다.
양자점 제조를 위한 콜로이드 방법은 다음과 같다. 수 나노미터에서 수십 나노미터 크기의 양자점을 형성하고 각각의 양자점들이 반데르발스의 힘(van der Waals force)에 의해 응집되는 것을 막기 위해 계면활성제 (surfactant)를 양자점 표면에 화학적으로 캡핑(capping) 시키고, 이를 용액 내에 석출하여 분말 형태로 만든다(이를 콜로이드화 한다고 한다). 이 분말 형태의 양자점을 용매에 녹여 양자점 콜로이드 용액을 만든다. 현재까지 CdE(E=S, Se, Te)(C. B. Murray, D. J. Norris, and M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc., 115, 8706 (1993)), Au(R. P. Andres et al., Science, 273, 1690(1996)), FePt(S. Sun, C. B. Murray, D. Weller, L. Folks and A. Moser, Science, 287, 1989(2000)), Co, CoO(S. Sun, and C. B. Murray, J. Appl. Phys., 85(8), 4325 (1999)) 등, 반도체, 금속, 금속 산화물과 같은 다양한 재료에 대해서 화학적 합성 방법으로 수 나노미터 크기의 균일한(편차가 4% 정도) 양자점 콜로이드 용액이 제조되었다.
이렇게 양자점을 화학적인 방법을 통해 균일한 크기로 만들어 콜로이드 용액에 넣은 후 이를 딥코팅방법으로 기판에 흡착시키고 양자점이 흡착된 기판을 용액 밖으로 빼내어서 용매를 증발시키면 흡착된 양자점이 기판 위에 자발적으로 균일하게 배열되는 성질(Self-Assembly)을 나타내는데 이로써 균일하게 배열되는 양자점을 형성할 수 있게 된다.
즉, 콜로이드 용액 내의 양자점이 콜로이드 용액의 용매가 증발함에 따라 상온에서 자발적으로 양자점이 균일한 배열을 이루는 양자점 클러스터를 형성하고, 공정조건에 따라서 수백 나노미터 영역에 걸쳐 고충진 단층(close-packed monolayer) 또는 수 나노미터 크기의 양자점이 결정 격자로 작용하는 초격자(superlattice) 구조를 형성한다(C. B. Murray, D. J. Norris, and M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc., 115, 8706 (1993)/ R. P. Andres et al., Science, 273, 1690(1996)/ S. Sun, C. B. Murray, D. Weller, L. Folks and A. Moser, Science, 287, 1989(2000)/ S. Sun, and C. B. Murray, J. Appl. Phys., 85(8), 4325 (1999)/ B. A. Korgel and D. Fitzmaurice, Phys. Rev. Lett. 80, 3531(1998)).
이러한 성질을 이용하여 양자점을 대면적 웨이퍼(wafer) 위에 배열시키면 다양한 양자점 응용 소자에 적용이 가능하다.
양자점의 배열에 관해서 현재까지 주로 스포이트로 콜로이드 용액을 기판 위에 떨어뜨려 양자점 배열을 확인하는 방법이 많았으나, 스포이트 공정은 대면적의 기판 위에 균일한 두께의 콜로이드 박막 용액을 형성하기가 어렵고 이로 인하여 기판 전체에 균일한 양자점 배열이 이루어지지 않는다. 소자에 응용에 적합한 수준의 높은 생산성을 갖는 양자점 배열 공정으로서, 스핀코팅(spin-coating) (Y.-K. Hong, H. Kim, G. Lee, W. Kim, J.-I. Park, J. Cheon, and J.-Y. Koo, Appl. Phys. Lett. 80, 844 (2002)) 랑뮈르-블로지트(Langmuir-Blodgett) 박막을 형성하는 방법 (S. Huang, G. Tsutsui, H. Sakaue, S. Shingubara, and T. Takahagi, J. Vac. Sci. Technol. B 19, 2045 (2001))이 많이 연구되고 있다. 그러나, 스핀코팅 공정이나 랑뮈르-블로지트(Langmuir-Blodgett) 박막 형성 공정은 공정 조건을 최적화하기가 용이하지 않은 단점이 있다. 본 발명에서는 대면적 기판 위에 소자 집적도를 증가시키기 위해서 기판에 흡착되어 균일하게 배열된 양자점의 표면점유도를 높여 이와 같은 단점을 극복하고 보다 용이하게 우수한 배열 특성을 얻을 수 있는 딥코팅(dip-coating) 과정을 반복적으로 수행하는 다중 흡착 과정을 통해 양자점의 표면점유도를 크게 향상시키는 공정에 관한 것과 이러한 공정을 균일한 양자점 클러스터의 패턴을 형성하는데 응용하고자 한 것에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 나노기술에 필수적인 양자점을 균일한 배열성을 유지하면서 기판 위에 형성시키는 새로운 방법으로서 다중 흡착 공정에 관한 것이다.
본 발명은 수 나노미터에서 수십 나노미터 크기의 양자점을 기판에 균일하게 배열하는 공정으로서, 딥코팅(dip-coating) 공정에서의 흡착현상을 반복적으로 수행하여 기판에 균일한 양자점의 배열을 이루는 것을 목적으로 한다.
본 공정을 활용하여, 양자점을 기판에 균일하게 단일층막 또는 다중층막 형태로 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 균일하게 배열된 양자점 클러스터의 패턴을 형성하고, 이러한 패턴을 전기, 자기 소자에 적용하여 사용하는 것이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
나노미터 크기의 재료가 갖는 독특한 전기적, 광학적, 자기적 특성을 소자에 적용하기 위해서는 기판 위에 균일한 배열의 양자점을 형성하는 공정의 개발이 필수적인 요소이다. 본 발명에 의하면, 이러한 기판으로서 모든 반도체 기판과 각종 금속 및 무기물/유기물 기판을 포함한다. 특히 양자점을 둘러싸고 있는 계면활성제와 반응을 일으킬 수 있도록 표면 처리된 기판 역시 포함한다.
따라서, 본 발명은 나노기술에 필수적인 양자점을 균일한 배열성을 유지하면서 기판 위에 형성시키는 새로운 방법으로서 딥코팅(dip-coating) 공정에서의 흡착거동을 반복적으로 실행하여 양자점의 표면점유도를 극대화하는 다중 흡착 공정에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 의해 양자점 콜로이드 용액이 담긴 욕이 상승하여 상기 욕에 기판이 투입되고 일정한 각도 및 속도로 상기 욕이 하강하여 콜로이드 용액 내의 양자점이 흡착하고 기판을 용액 밖으로 빼내어서 용매가 증발하는 과정에서 균일한 배열을 이루게 된다. 그러나, 양자점의 표면 점유도가 임의의 순차적 흡착(Random Sequential Adsorption) 현상에 의해 일정 값 이하로 나타나므로 ( < 56 % )(G. Y. Onoda and E. G. Linger, Phys. Rev. A 33, 715 (1986); J. Feder and I. Giaever, J. Colloid Interface Sci. 78, 144 (1980)), 이러한 딥코팅 (dip-coating) 공정을 반복적으로 수행하여 다중흡착 현상에 의해 기판상의 양자점의 표면점유도를 현저하게 증가시킬 수 있다.
본 발명은 양자점이 분산되어 있는 콜로이드 용액에 기판을 담그고 양자점이 기판에 흡착된 후에 기판을 용액으로부터 빼내는 공정인 딥코팅(dip-coating) 공정에서의 흡착현상을 이용하여 양자점을 기판에 배열하는 방법에 대한 것이다.
즉, 콜로이드 상태로 용액에 분산되어 있는 양자점을 딥코팅(dip-coating) 공정을 1회 실시하여 흡착할 경우에 양자점의 표면점유도가 균일한 단일층막 수준이 되지 못하는 단점을 극복하기 위하여, 딥코팅(dip-coating) 공정을 반복하여 다중흡착 현상을 이용함으로써 양자점의 표면점유도를 단일층막 수준으로 향상시키는 공정에 관한 것이다. 이를 이용하여 양자점의 단일층막 뿐만 아니라 다중층막을 형성하는 것이 가능하다.
양자점 다중층막을 형성하는 방법으로서, 기판 위에 위의 방법과 같이 딥코팅 공정을 반복하여 다중흡착 현상을 이용하여 양자점 단일층막을 형성하고, 양자점 단일층막을 표면처리하거나 또는 양자점 단일층막 위에 다른 박막(반도체, 금속, 세라믹 및 유기물 박막)을 증착하고, 그 위에 다시 딥코팅 방법을 반복함으로써 양자점 단일층막을 형성한다. 이러한 양자점 단일층막 형성공정을 반복하여 양자점 다중층막을 형성하는 것이 가능하다.
도 1에 나타난 계면활성제로 둘러싸인(sterically stabilized) 양자점은 콜로이드 용액 속에 담겨 있을 때에는 용액 안에서 브라운 운동을 한다. 기판을 콜로이드 용액 내에 넣으면 양자점들이 기판과의 반데르발스 인력(van der Waals attraction force)에 의해 기판에 흡착되게 되고, 기판을 용액에서 꺼내면 용매가 증발하면서 양자점들은 기판 위에서 고착(condensation)된다. 이때 양자점의 크기 편차가 수 % 이내로 작으면 용매가 모두 증발되었을 때 양자점들이 도 2와 같이 양자점 hcp(hexagonal close-packed) 단층(monolayer) 또는 초격자 구조와 같은 규칙적 배열(regular array)을 형성하게 된다. 그 원인은 양자점 사이에 인력에너지가 작용하기 때문에 상온 열에너지가 균일한 배열을 형성하기 위한 어닐링(annealing) 에너지를 제공하기 때문이다.
도 1에 나타난 계면활성제로 둘러싸인(sterically stabilized) 같은 크기의 구형 양자점들의 에너지 u(r)은 하기 <수학식 1>과 같이 반데르발스의 힘 E
vdW
과 계면 활성제 사이의 공간 반발력(steric repulsion) E
steric 의 합으로 결정된다.
<수학식 1>의 반데르발스의 힘 E
vdW 과 계면 활성제 사이의 공간 반발력
E
steric 은 하기<수학식 2>와 하기 <수학식 3>과 같이 표현된다.
R은 양자점의 반지름, C는 양자점 중심 사이의 거리, δ는 계면활성제의 길이, 는 계면활성제가 양자점의 표면에서 차지하는 표면밀도, A는 해메이커(Hamaker) 상수로서 물질 고유의 상수이다. 예를 들어, 해메이커 상수가 300 kT인 반지름 5 nm 크기의 양자점이 그 표면에 1.5 nm인 계면활성제로 0.43 nm 간격으로 캡핑(capping) 되었을 경우, 이때의 양자점 사이에 작용하는 에너지를 그리면 도 3과 같다. 도 3에서 서로 같은 크기의 양자점 사이에 작용하는 결합 에너지 u(r)은 평형 위치(C ~ 12.5 nm)에서 상온 열 에너지와 비슷한 6 kT 이다. 따라서 양자점이 상온에서 기판 위에 배열되면, 자신의 열역학적 평형 위치에 고착되어 양자점 고충진 단층이 형성된다.
한편, 도 4에 나타난 바와 같이 양자점이 기판에 흡착하는 현상은 양자점과 기판과의 반데르발스 인력에너지에 의해 결정되는데, 반지름이 R인 양자점과 평탄한 표면과의 반데르발스 에너지(E
SP )는 하기 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.
상기 <수학식 4> 에서 A는 기판과 양자점 사이의 해메이커 상수이다. 따라서 위 계산한 것과 같은 크기의 Au 양자점에서 기판과 양자점 사이의 에너지는 해메이커 상수가 같고 기판과의 거리 C가 R+δ일 때 최소의 에너지를 가진다고 가정하면, 기판과 양자점 사이의 에너지 E는 상기 <수학식 4>에 의해 49 kT로서 근사할 수 있다. 따라서 양자점들은 기판과의 결합력에 의해 딥코팅(dip-coating) 과정에서 기판에 흡착되게 되고, 용매가 증발함에 따라 양자점간의 결합력에 의해 양자점이 모여 있는 클러스터(cluster)를 형성하게 된다.
딥코팅(dip-coating) 공정을 통해서 양자점의 흡착을 일으키고 용매의 증발을 통해 장주기 질서(long range ordering)를 갖는 양자점 배열(cluster)을 이룰 수 있으나, 단일 흡착 방법에 의해서 얻을 수 있는 양자점의 표면점유도가 임의의 순차적 흡착(Random Sequential Adsorption) 현상에 의해 일정 값 이하( < 56 %)로 나타나게 된다. 이러한 단점을 극복하는 방법으로 본 발명에서 제안하는 공정은 딥코팅(dip-coating) 공정을 반복적으로 수행하여 다중흡착 현상에 의해 양자점의 표면점유도를 매우 높은 수준을 유지하는 단일층막을 형성하게 하는 것이다.
도 5는 다중흡착 공정의 과정을 도식적으로 나타낸 그림이다. 그림에서 알 수 있는 바와 같이, 1차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 용액 내에서 양자점들이 기판에 흡착되고, 용액 밖에서 용매가 증발함에 따라 클러스터를 형성하게 된다. 2차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 기판의 빈 영역에 다시 양자점이 흡착되고, 용액 밖에서 용매가 증발함에 따라 다시 클러스터를 형성하게 된다. 이러한 과정을 반복함으로써 기판에 흡착된 양자점의 표면점유도가 증가하게 된다.
딥코팅(dip-coating) 공정에서의 다중흡착 현상을 이론적으로 계산하면 다음과 같다. 우선, 본 계산에서의 가정은 다음과 같다. (1) 용액 내에서 양자점이 기판에 특정 값의 표면점유도를 나타내며 흡착한다. (2) 양자점이 기판에 흡착될 경우에 단일입자 상태로 흡착된다. (G. Ge and L. Brus, J. Phys. Chem. B 104, 9573 (2000)) (3) 양자점이 기판에 흡착되는 과정에서 최대 점유도는 임의의 순차적 흡착(Random Sequential Adsorption) 현상에 의해 일정 값 이하( < 56 %)로 나타나게 된다.
이러한 가정을 바탕으로 1차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 흡착에 이어 형성된 양자점의 표면점유도(θ1)는 하기의 <수학식 5>와 같은 형태로 나타나게 된다.
상기 <수학식 5>에서 α는 단일흡착에 의한 표면점유도를 의미하며, 만약 양자점의 흡착이 랑뮈르 (Langmuir) 흡착거동을 따르는 경우에는 θ0는 임의의 순차적 흡착(Random Sequential Adsorption) 현상에 의해 정해지는 단일흡착에서의 최대 표면점유도(jamming limit), k
a 는 흡착상수(adsorption constant), k
d 는 탈착상수(desorption constant), C는 콜로이드 용액 내의 양자점의 농도(concentration)가 된다. 1차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 기판 위에 양자점의 클러스터가 형성되고, 이를 다시 용액 내에 2차 딥코팅(dip-coating)을 하면, 1차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 형성된 양자점의 클러스터가 일부 분해되어 1차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 형성된 양자점의 표면점유도는 다음의 식 (6)이 된다.
상기 <수학식 6>에서 (θ1
')는 1차 딥코팅(dip-coating)에서 형성된 양자점의 클러스터가 2차 딥코팅(dip-coating) 후에 일부 분해되고 남은 표면점유도를 의미한다. 상기 <수학식 6>에서 k
dc 는 양자점 클러스터의 분해속도 상수이고,
t는 dipping 시간, 그리고 β는 양자점 클러스터가 얼마나 안정하고 분해되지 않는가를 나타내는 척도인 안정성 상수(stability coefficient)이다. 2차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 1차 딥코팅(dip-coating)에서 형성된 양자점 클러스터가 일부 분해됨과 동시에, 기판 표면에서는 양자점이 다시 흡착하여 클러스터를 형성하게 된다. 2차 딥코팅(dip-coating) 과정에서 새로이 흡착하여 형성한 양자점의 표면점유도(θ2
new) 는 하기 <수학식 7>로 표현되므로, 2차 딥코팅(dip-coating) 후에 최종적으로 표면에 형성된 양자점의 표면점유도(θ2)는 하기 <수학식 8>로 나타내어진다.
위의 식을 딥코팅(dip-coating) 횟수(n)에 대해 일반화하면 하기 <수학식 9>로 나타내어진다.
상기 <수학식 9>는 딥코팅(dip-coating) 횟수에 따라 최종적으로 기판에 남아 있는 양자점의 표면점유도를 나타낸다. 이러한 다중흡착 공정의 이론적인 계산은 최종적인 양자점의 표면점유도가 단일흡착에 의한 표면점유도(α), 양자점 클러스터의 안정성 상수(stability coefficient, β), 그리고 딥코팅(dip-coating) 횟수(n)에 의해 최종적으로 결정되게 됨을 의미한다.
도 6은 α, β,
n에 따른 양자점의 표면점유도를 계산한 결과이다. 결과에서 알 수 있는 바와 같이 딥코팅(dip-coating) 횟수(n)을 증가시킴에 따라 양자점의 표면점유도는 증가하게 되고, 양자점 클러스터가 용액 내에서 분해되지 않는 상황이라면 (β=1), 양자점의 표면점유도는 이론적으로 100 %가 된다.
도 7은 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유를 나타내는 사진이다. 사진에서 알 수 있듯이 딥코팅 횟수가 증가함에 따라 양자점의 표면점유가 향상되며, 특히 5회이상의 딥코팅에서는 표면점유가 현저하게 증가함을 알 수 있다. 양자점 클러스터의 모양은 여러 개의 클러스터가 개별적으로 성장하다가 합체(coalescence)되어 있는 모양을 나타낸다. 여기에서 옥탄 용매내의 양자점 농도, 딥핑(dipping)속도, 딥핑시간 등은 다양하게 사용할 수 있다.
도 8은 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 SiO2 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유를 나타내는 사진으로 딥코팅 횟수가 증가함에 따라 양자점의 표면점유가 향상되는 것을 알 수 있다.
도 7과 도 8에서 사용된 양자점은 올레인산(oleic acid)으로 캡핑(capping) 되어 있는 8.6 nm 크기의 양자점이며, 이 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판과 SiO2 기판상에 다중 흡착 시킨 것이다. 공정에서 사용된 조건은 옥탄 용매내의 양자점 농도는 2.4 ×1013/cc , 딥핑(dipping)속도는 0.1 mm/sec이며 딥핑시간은 100초이었으며, 양자점이 흡착된 기판을 용매에서 꺼낸후 실온에서 용매를 증발 시킨 것이다.
도 9는 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판과 SiO2 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 그래프이다. 딥코팅(dip-coating) 횟수가 증가함에 따라 표면점유도가 증가하며, 특히 5회이상의 딥코팅에서는 표면점유가 현저하게 증가하여 Si 기판에 15회 딥코팅 한 경우에는 표면점유도(Particle Coverage, Surface Area Coverage)가 76 %까지 증가함을 알 수 있다. 이론적으로는 양자점 클러스터가 용액 내에서 분해되지 않고, 클러스터의 장주기 질서를 증가시키면 양자점의 표면점유도를 다중 흡착 공정으로 통해서 100%까지 증가시킬 수 있을 것이다.
도 10은 CdSe 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유를 나타내는 사진이다. 여기에서도 딥코팅공정 횟수가 증가함에 따라 표면점유도가 증가함을 알 수 있다.
도 11은 CdSe 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 PEDOT(poly 3,4-ethylenedioxythiopene) 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 사진이다. 여기에서도 딥코팅공정 횟수가 증가함에 따라 표면점유도가 증가함을 알 수 있다.
도 12는 도 10과 도11의 CdSe 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판과 PEDOT(poly 3,4-ethylenedioxythiopene) 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 그래프이다. 이 공정에서 사용된 조건은 옥탄 용매내의 양자점 농도는 용매 8ml에 대하여 양자점 100mg이며, 딥핑(dipping)속도는 0.1 mm/sec이며 딥핑시간은 100초이었으며, 양자점이 흡착된 기판을 용매에서 꺼낸후 실온에서 용매를 증발 시킨 것이다.
도 13은 FePt 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 사진이다. 여기에서도 딥코팅공정 횟수가 증가하면 표면점유도가 증가하며, 5회이상인 경우에는 표면점유도가 포화됨을 알 수 있다.
도 14는 FePt 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 그래프이다. 이 공정에서 사용된 조건은 옥탄 용매내의 양자점 농도는 용매 1ml에 대하여 양자점 2mg이며, 딥핑(dipping)속도는 0.1 mm/sec이며 딥핑시간은 100초이었으며, 양자점이 흡착된 기판을 용매에서 꺼낸후 실온에서 용매를 증발 시킨 것이다.
도 15는 Si 기판 위에 흡착된 양자점이 콜로이드 용액에 다시 넣어 유지되는 시간에 따른 분해정도를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서 알 수 있듯이 Si 기판 위에 흡착된 양자점은 콜로이드 용액에 다시 넣어도 거의 분해되지 않음을 알 수 있다. 기판위에 흡착된 양자점의 표면점유도가 거의 그대로 유지됨을 알 수 있다. 이러한 점이 딥코팅공정을 반복하여 실시하면 양자점의 기판에서의 표면점유도가 증가함을 설명해 주는 것으로 판단된다.
도 16은 기판에 양자점 클러스터의 패턴구조를 형성하는 것을 나타내는 도면으로 (a)는 기판에 포토레지스트물질을 사용하여 패턴을 형성한 도면 (b)는 패턴형성된 기판을 콜로이드 용액을 사용하여 다중 딥코팅한여 형성된 양자점 클러스터를 나타내는 도면 (c)는 기판에서 포토레지스트물질을 제거한 후 기판에 형성된 양자점 클러스터의 패턴을 나타내는 도면이다. 이러한 균일한 양자점 클러스터의 패턴 구조는 여러가지 전기, 자기적 소자에 응용될 수 있다.
이러한 패턴 형성방법에서, 기판에 포토레지스트 물질과 광, 이온빔 또는 전자빔을 사용하여 기판이 드러나는 영역과 포토레지스트 물질이 기판에 도포되어 있는 영역이 구분되는 패턴을 형성한 다음에 패턴이 형성된 기판을 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키고 꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하고, 양자점이 형성된 기판을 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키고 기판을 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내고 꺼낸 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 패턴이 형성된 기판에 양자점을 형성하여 양자점의 표면점유도를 증가시키고 양자점이 형성된 기판의 포토레지스트영역을 제거함으로써 균일하고 표면점유도가 큰 양자점 클러스터 패턴을 형성할 수 있게 된다.
또한, 도시되지는 않았지만, 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 기판을 넣어 양자점을 기판에 흡착시키고, 기판을 콜로이드용액으로부터 꺼내고, 꺼낸 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 기판에 양자점을 형성하고, 양자점이 형성된 기판을 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키고, 기판을 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내고, 꺼낸 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 기판에 양자점층을 형성하여 양자점층의 표면점유도를 증가시키고, 양자점층 상부에 양자점층을 선택적으로 가리는 마스크를 형성하고, 마스크 영역과 양자점층이 드러나는 영역에 플라즈마을 주사하여 양자점층이 드러나는 영역의 양자점층을 식각하면균일하고 표면점유도가 큰 양자점 클러스터 패턴을 형성할 수 있다.
도 17은 Si 기판에 도 16과 같은 방법으로 형성된 CdSe 양자점 클러스터의 패턴 구조를 나타내는 사진으로 균일한 CdSe 양자점 클러스터의 패턴 구조가 형성됨을 알 수 있다.
위에서 사용되는 콜로이드 용액은 양자점이 극성 용매에 분산된 경우를 설명하였으나 물, 에탄올 등 비극성 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액을 사용하는 것이 가능하다.
또한, 기판으로는 금(Gold) 기판이나 금이 증착 또는 코팅된 기판을 사용하는 것도 가능하다.
도시하지는 않았지만 양자점 다중층막을 형성하는 방법으로서, 기판 위에 위의 방법과 같이 딥코팅 공정을 반복하여 다중흡착 현상을 이용하여 양자점 단일층막을 형성하고, 양자점 단일층막을 표면처리하거나 또는 양자점 단일층막 위에 다른 박막(반도체, 금속, 세라믹 및 유기물 박막)을 증착하고, 그 위에 다시 딥코팅 방법을 반복함으로써 양자점 단일층막을 형성하는 공정을 반복함으로써 양자점 다중층막을 형성하는 것이 가능하다.
딥코팅(dip-coating) 공정에서 양자점이 기판에 흡착되는 현상을 이용하여 균일한 양자점 클러스터를 기판에 형성할 수 있으며, 딥코팅(dip-coating) 공정을 반복적으로 수행하여 양자점의 다중흡착 현상을 통하여 양자점의 표면점유도를 크게 증가시킬 수 있다. 즉, 이러한 방법을 이용하여 양자점의 단일층막 또는 다중층막을 형성할 수 있다.
이와 같은 딥코팅(dip-coating) 방법을 통한 양자점의 흡착 및 다중흡착 공정은 여러가지 기판에 기판에 균일하고 표면점유도가 매우 큰 양자점층의 형성을 가능하게 하고, 채산성이 매우 높은 공정이므로 소자 적용에 유리하게 한다.
이러한 방법을 양자점 클러스터의 패턴형성에 사용하면 균일하고 표면점유도가 매우 큰 양자점 클러스터 패턴을 형성할 수 있으며, 이를 통해 다양한 광학적, 자기적, 전기적 소자에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 사용되는 계면 활성제로 둘러 쌓인 양자점의 개요도
도 2는 본 발명에 의해 구현되는 양자점의 초격자 구조도로써, (a)는 초격자 구조도이고, (b)는 고충진 단층(close-packed monolayer)구조도
도 3은 본 발명에 따른 해메이커(hamaker) 상수가 300 kT인 반지름 5nm, 계면활성제의 길이 1.5nm인 두 양자점 사이의 상호 작용 에너지를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에서 양자점이 기판에 흡착되는 모습의 개요도
도 5는 본 발명에 따른 다중흡착 공정의 도식도
도 6은 본 발명에 따라 다중흡착 공정에서의 양자점의 표면점유도를 이론적으로 계산한 결과 ((a) α = 0.2, (b) α = 0.5 )
도 7은 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유를 나타내는 사진
도 8은 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 SiO2 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유를 나타내는 사진
도 9는 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판과 SiO2 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 그래프
도 10은 CdSe 양자점이 옥탄용매(octane solvent) 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유를 나타내는 사진
도 11은 CdSe 양자점이 옥탄용매(octane solvent) 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 PEDOT(poly 3,4-ethylenedioxythiopene) 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 사진
도 12는 CdSe 양자점이 옥탄용매(octane solvent) 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판과 PEDOT(poly 3,4-ethylenedioxythiopene) 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 그래프
도 13은 FePt 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 사진
도 14는 FePt 양자점이 옥탄용매(octane solvent)에 분산되어 있는 콜로이드 용액에서 Si 기판 위에 딥코팅(dip-coating)된 횟수에 따른 양자점의 표면점유도를 나타내는 그래프
도 15는 Si 기판 위에 흡착된 양자점이 기판을 콜로이드 용액에 다시 넣어 유지되는 시간에 따른 분해정도를 나타내는 그래프
도 16은 기판에 양자점 클러스터의 패턴구조를 형성하는 것을 나타내는 도면으로 (a)는 기판에 포토레지스트물질을 사용하여 패턴을 형성한 도면 (b)는 패턴형성된 기판을 콜로이드 용액을 사용하여 다중 딥코팅하여 형성된 양자점 클러스터를 나타내는 도면 (c)는 기판에서 포토레지스트물질을 제거한 후 기판에 형성된 양자점 클러스터의 패턴을 나타내는 도면
도 17은 Si 기판에 도 16과 같은 방법으로 형성된 CdSe 양자점 클러스터의 패턴 구조를 나타내는 사진
Claims (15)
- 기판상에 양자점을 배열하는 방법에 있어서,양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 기판을 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하는 단계;양자점이 형성된 상기 기판을 상기의 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내는 단계; 및꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하여 양자점의 표면점유도를 늘리는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 양자점이 콜로이드 상태로 되어있는 수 나노에서 수십 나노미터의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기판이 금속, 세라믹, 반도체, 유기물 재료 중의 하나임을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 콜로이드 용액은 양자점이 극성 용매 또는 비극성 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액임을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 방법.
- 기판상에 양자점을 배열하는 방법에 있어서,양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 기판을 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하는 단계를 5회이상 반복하여 상기 기판에 양자점을 형성하여 양자점의 표면점유도를 늘리는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성방법.
- 제5항에 있어서, 상기 양자점이 콜로이드 상태로 되어있는 수 나노에서 수십 나노미터의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 기판이 금속, 세라믹, 반도체, 유기물 재료 중의 하나임을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 콜로이드 용액은 양자점이 극성 용매 또는 비극성 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액임을 특징으로 하는 양자점 배열 방법.
- 기판상에 양자점 클러스터 패턴을 형성하는 방법에 있어서,상기 기판에 포토레지스트 물질과 광, 이온빔 또는 전자빔을 사용하여 기판이 드러나는 영역과 포토레지스트 물질이 기판에 도포되어 있는 영역이 구분되는 패턴을 형성하는 단계;상기의 패턴이 형성된 상기 기판을 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하는 단계;양자점이 형성된 상기 기판을 상기의 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 패턴이 형성된 기판에 양자점을 형성하여 양자점의 표면점유도를 늘리는 단계;및상기 양자점이 형성된 상기 기판의 상기 포토레지스트영역을 제거하는 단계를 포함함는 양자점 클러스터 패턴 형성 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 상기 양자점이 콜로이드 상태로 되어있는 수 나노에서 수십 나노미터의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 양자점 클러스터 패턴 형성 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 기판이 금속, 세라믹, 반도체, 유기물 재료 중의 하나임을 특징으로 하는 양자점 클러스터 패턴 형성 방법.
- 기판상에 양자점 클러스터 패턴을 형성하는 방법에 있어서,양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 기판을 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하는 단계,양자점이 형성된 상기 기판을 상기의 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점층을 형성하여 양자점층의 표면점유도를 늘리는 단계;상기 양자점층 상부에 상기 양자점층을 선택적으로 가리는 마스크를 형성하는 단계;상기 마스크 영역과 상기 양자점층이 드러나는 영역에 플라즈마을 주사하여 상기 양자점층이 드러나는 영역의 상기 양자점층을 식각하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양자점 클러스터 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 양자점이 콜로이드 상태로 되어 있는 수 나노에서 수십 나노미터의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 양자점 클러스터 패턴 형성 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 기판이 금속, 세라믹, 반도체, 유기물 중의 하나임을 특징으로 하는 양자점 클러스터 패턴 형성 방법.
- 기판상에 양자점을 배열하는 방법에 있어서,양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 기판을 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하는 단계,양자점이 형성된 상기 기판을 상기의 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하여 양자점의 표면점유도를 늘리는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양자점 클러스터 형성 하는 단계;양자점 클러스터가 형성되어 양자점 단일층막이 형성된 상기 기판을 표면처리하거나 상기 양자점 단일층막 위에 반도체, 금속, 세라믹 또는 유기물 박막 중의 하나의 박막을 증착하는 단계;상기 박막이 형성된 상기 기판을 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 넣어 양자점을 상기 기판에 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 꺼내는 단계;꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하는 단계;양자점이 형성된 상기 기판을 상기의 양자점을 포함하는 콜로이드 용액에 다시 넣어 양자점을 다시 흡착시키는 단계;상기 기판을 상기 콜로이드용액으로부터 다시 꺼내는 단계; 및꺼낸 상기 기판에 묻어있는 용매를 증발시켜 상기 기판에 양자점을 형성하여 양자점의 표면점유도를 늘리는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양자점 다중층막 형성 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20040002845A KR100577061B1 (ko) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | 다중 딥코팅 방법을 이용한 양자층 및 패턴 구조 형성방법 |
| PCT/KR2004/000350 WO2004074173A1 (en) | 2003-02-20 | 2004-02-20 | Method of forming quantum layer and patterned structure by multiple dip-coating process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20040002845A KR100577061B1 (ko) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | 다중 딥코팅 방법을 이용한 양자층 및 패턴 구조 형성방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050075073A true KR20050075073A (ko) | 2005-07-20 |
| KR100577061B1 KR100577061B1 (ko) | 2006-05-10 |
Family
ID=37263414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20040002845A KR100577061B1 (ko) | 2003-02-20 | 2004-01-15 | 다중 딥코팅 방법을 이용한 양자층 및 패턴 구조 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100577061B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8097304B2 (en) | 2006-02-08 | 2012-01-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming nano-particle array by convective assembly, and convective assembly apparatus for the same |
| US9818943B2 (en) | 2015-05-27 | 2017-11-14 | Korea Institute Of Science And Technology | Method of manufacturing multicolor quantum dot pattern |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101724032B1 (ko) | 2015-05-27 | 2017-04-07 | 한국과학기술연구원 | 다색 양자점 패턴의 형성 방법 및 그 방법에 따라 형성된 다색 양자점 패턴, 양자점 발광소자 |
-
2004
- 2004-01-15 KR KR20040002845A patent/KR100577061B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8097304B2 (en) | 2006-02-08 | 2012-01-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming nano-particle array by convective assembly, and convective assembly apparatus for the same |
| US9818943B2 (en) | 2015-05-27 | 2017-11-14 | Korea Institute Of Science And Technology | Method of manufacturing multicolor quantum dot pattern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100577061B1 (ko) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1110797C (zh) | 由纳米级粒子形成的磁存储介质 | |
| US9079244B2 (en) | Method for dispersing nanoparticles and methods for producing nanoparticle thin films by using the same | |
| US7752997B1 (en) | Apparatus and method for nanoscale pattern generation | |
| Conley et al. | Directed assembly of ZnO nanowires on a Si substrate without a metal catalyst using a patterned ZnO seed layer | |
| US20040203256A1 (en) | Irradiation-assisted immobilization and patterning of nanostructured materials on substrates for device fabrication | |
| JP2010513032A (ja) | マトリックス中に埋め込まれた量子ドットの製造方法及び前記方法を用いて製造されたマトリックス中に埋め込まれた量子ドット | |
| KR100640595B1 (ko) | 높은 파티클 밀도를 가지는 균일한 나노파티클 모노레이어필름의 형성방법 및 그 나노파티클 모노레이어 필름을구비하는 소자 | |
| JP2007105822A (ja) | 原子スケール金属ワイヤもしくは金属ナノクラスター、およびこれらの製造方法 | |
| JP2001168317A (ja) | 金属微粒子秩序構造形成方法 | |
| WO2004034421A2 (en) | Method for electric field assisted deposition of films of nanoparticles | |
| Yoon et al. | Single and Multiple‐Step Dip‐Coating of Colloidal Maghemite (γ‐Fe2O3) Nanoparticles onto Si, Si3N4, and SiO2 Substrates | |
| US7829139B2 (en) | Method of making nanoparticle wires | |
| KR102159657B1 (ko) | 트랜지스터 및 이의 제조방법 | |
| KR100577061B1 (ko) | 다중 딥코팅 방법을 이용한 양자층 및 패턴 구조 형성방법 | |
| WO2004074173A1 (en) | Method of forming quantum layer and patterned structure by multiple dip-coating process | |
| TW201438247A (zh) | 具有一致圖案排列之奈米粒子的單電子電晶體及其製造方法 | |
| WO2009125507A1 (ja) | ナノワイヤの形成方法 | |
| KR20040075116A (ko) | 다중 딥코팅 공정을 이용한 양자점 배열방법 | |
| Rybczynski et al. | Nanosphere lithography—Fabrication of various periodic magnetic particle arrays using versatile nanosphere masks | |
| US11499248B2 (en) | Electric field driven assembly of ordered nanocrystal superlattices | |
| KR20020094479A (ko) | 기판상에 양자점을 배열하는 방법 및 장치 | |
| Seo et al. | Assembly of colloidal nanoparticles into anodic aluminum oxide templates by dip-coating process | |
| Francis et al. | The place of gold in the Nano World | |
| Plaza et al. | Electrostatically stabilised nanoparticles: Self-organization and electron-beam patterning | |
| JP2000084474A (ja) | ナノ粒子薄膜の作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130429 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140416 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |