KR20060064680A - 에피택셜 유기 적층형 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이방성 결정질 시드층이 그 다음의 에피택셜 유기층의 결정질 구조를 제어하는 적층형 유기 구조체에 관한 것이다. 상기 구조체는 순서대로, 기판, 분자간 간격 3.4±0.3Å을 가진 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층(seed layer), 및 적어도 하나의 유기화합물 층을 포함한다. 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계(conjugated π-system)를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 이루어진다. 상기 적어도 하나의 유기화합물 층은 상기 시드층 상으로 에피택셜 증착된다. 또한, 본 발명은 적층형 유기 구조체를 얻기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 캐스케이드 결정화 공정(Cascade Crystallization Process)에 의해 상기 기판 상에 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 시드층은 분자간 간격 3.4±0.3Å을 가지며, 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 이루어진 봉형상 초분자에 의해 형성된다. 기상 또는 액상으로부터 상기 시드층 상으로 하나의 에피택셜층을 에피택셜 증착하여, 적층형 유기 구조체를 얻는다.

Description

에피택셜 유기 적층형 구조체 및 그 제조방법{EPITAXIAL ORGANIC LAYERED STRUCTURE AND METHOD FOR MAKING}
본 발명은 이방성 결정질 시드층(anisotropic crystalline seed layer)이 그 다음의 에피택셜 유기층의 결정구조를 제어하는 유기 적층형 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 다른 형태에서는, 이러한 적층형 유기 구조체를 얻는 방법을 개시한다.
종래에는 막 제조방법으로서 에피택셜 성장이 공지되어 있다. 에피택셜(<<위에(on)>>를 의미하는 그리스어 epi와 <<배열(ordered arrangement)>>을 의미하는 taxis로부터 유래됨)이란, 기판 표면상의 일정 재료층의 규칙적인 성장을 말하며, 성장층의 결정구조 및 배향은 기판의 결정구조 및 배향을 따른다. 무기 기판상의 단일 무기재료 결정층의 에피택셜 성장이 현대의 반도체 기술에 널리 사용되고 있다. 여기에는, (i) 가스 또는 증기(vapor) 혼합물로부터 기판상으로 얇은 층이 증착된 가스 또는 기상 에피택시(VPE), 및 (ii) 액체 용액으로부터 성장이 진행하거나 용융되는 액상 에피택시(LPE)의 2개의 기본적으로 다른 공정이 있다. 전자의 공정(VPE)에서는, 증착될 무기 재료 원자가 진공 또는 완충가스(buffer gas) 분위기에서 기화되며, 고온에서 생기는 원천(source)으로부터 보다 차가운 기판으로의 온 도가 차츰 하강함으로써 발생되는 확산 또는 대류에 의해 전달되고, 거기에 얇은 층의 형태로 증착된다. 상기 무기 증착 원자는 활성 표면중심에서 최소 에너지를 나타내는 위치를 차지할 때까지 기판 표면에 걸쳐서 이동한다. 이러한 활성 중심의 역할은, 특히 표면 구조의 다양한 불규칙성으로 인해 수행할 수 있다. 에피택셜층 성장 과정에서, 새로운 불규칙성이 나타날 수 있으며, 따라서 새로운 활성 중심이 나타날 수 있다. 또한, 과포화가 임계수준을 초과할 경우, 원자들은 기판의 저온 영역에서 액상으로 응축되거나 기상으로 결정화된다. 이 경우, 액적 또는 고체 미세결정 형태의 원자 응집체(atomic agglomerate)가 기판 표면상으로 증착된다. 충분히 작은 미세결정이 상기 표면상에 배향될 수 있는 한편, 커다란 결정은 임의의 배향을 가지며 놓여진다. 후자의 경우, 계(system)는 배향되지 않은 다결정질층의 성장을 나타낸다. 에피택셜 성장은 얇은 결정층을 성장시킬 때 이들과 정합되는 결정 단위 셀의 파라미터를 가진 결정질 기판을 사용할 것을 요구한다는 점을 인지하여야 한다. 이 경우, 결정 구조의 성장은 기판의 결정구조를 따른다. 기판으로부터 유도된 에피택셜층(epilayer)의 순서는 어떤 계가 최소 자유에너지를 가지는 경향에 의해 설명된다. 이러한 경향은, 에피택셜층의 핵(nucleus)이 인접한 결정면에서의 원자 배열 간에 일정한 대응성이 있을 때 가능한, 최소 자유에너지에 상응하는 배향을 요구한다는 것을 명시한다.
무기 기판 상의 다수의 이방성 유기 분자로 이루어진 얇은 층의 에피택셜 성장에 대한 방법이 공지되어 있다. 무기 반도체표면(예컨대, Si(111) 웨이퍼)상의 유기박막(페릴렌테트라카르복실산 이무수물 및 페릴렌)의 에피택셜 성장의 하나의 방법이, U. Zimmermann, G. Schnitzler et al. [Epitaxial Growth and Characterization of Organic Thin Films on Silicon, Thin Solid Films 174, 85-88(1989)]에 개시되어 있다. Ag(111) 기판상으로 기화된 이러한 유기재료(3,4,9,10-페릴렌-테트라카르복실산 이무수물(PTCDA))가 매우 규칙적인 박막을 형성한 예가, L. Chkoda, M. Schneider et al. [Temperature-Dependent Morphology and Structure of Ordered 3,4,9,10-Perylenetetracarboxylic Acid Dianhydride Thin Films on Ag(111), Chem, Phys. Lett. 371, 548-552(2003)]에 설명되어 있다. 인터미네이티드(In-terminated) InAs(001) 상의 유기 분자 반도체 PTCDA의 초기 성장 단계의 연구 결과가 C. Kendrick and A. Kahn [Epitaxial Growth and Phase Transition in Multilayers of the Organic Semiconductor PTCDA on InAs(001), J. Crystal Growth 181, 181-192(1977)]에 의해 보고되어 있다.
진공에서의 분자빔 증착에 의해 그래파이트(graphite) 상의 규칙적인 구리 프탈로시아닌(CuPc)막의 제조방법이 [Wataru Mizutani, Youichi Sakakibara et al., "Measurements of Copper Phthalocyanine Ultrathin Films by Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, No. 8, August, 1989, pp. L1460-L1463]에 공지되어 있다. 이 방법에서, 증착하기 전 및 증착하는 동안의 진공챔버의 압력은 각각 10-10 Torr 및 2×10-8 Torr 수준에 유지된다. 막 성장 속도는 약 0.5nm/min에 유지된다. 기판 온도는 증착하는 동안 15℃에 유지된다. 그래파이트 상의 분자의 배향은 X선 회절에 의해 측 정된다. CuPc 분자는 기판과 거의 평행한 분자평면과 주로 정렬되지만, 기판에 수직인 분자의 존재를 나타내는 약한 회절 피크가 있다. CuPc막의 평균 두께(한층에 대해)는 0.4nm에서 20nm로 다양하다. 두께가 대략 20nm인 막에서, 입자구조(grain structure)가 발견되었다. 그래파이트 상에 프탈로시아닌을 단층 증착할 경우, 분자들은 실온에서 열에 의해 활성화되고 안정된 부위에서 섬(island)을 형성한다. 기판에 1층 이상 덮을 경우, 이웃하는 분자들간의 상호작용에 의해 열에 의해 활성화되는 운동이 억제되므로, 막 표면상에 섬이 발견된다. 막의 형성과정에서, 먼지(dust), 기판의 결함 등에 의해 증착의 불균일이 야기될 수 있다. 이러한 불균일은 섬 또는 입자(grain)의 핵일 수 있다. 막 두께가 증가함에 따라, 이들 불균형도 커져서 기판상의 분자의 수직 정렬을 초래한다. 따라서, 공지된 방법으로는 전체적으로 배향된 이방성막을 형성할 수 없다.
무기 단결정에는 에피택셜 성장용 기판으로서 이러한 결정을 사용할 가능성을 제한하는 여러가지 고유의 문제점이 있다. 구체적으로, 에피택셜 성장에 적당한 단결정 재료의 수가 다소 제한되며, 이는 결정면이 산화물과 반응성을 가질 수 있으며, 및/또는 결정면이 산화물로 덮여질 수 있으며, 및/또는 결정면이 흡착된 물 분자를 함유할 수 있기 때문이다. 상기 기판은 불투명할 수 있으며, 원치않는 전자적 및/또는 열적 특성 등을 가질 수도 있다. 주요한 제한은 정합된(일치하거나 코디멘셔널(co-dimensional)) 기판의 결정격자 및 결정층의 성장의 필요성에 의거한 것이다.
이방성 광학특성을 가지는 에피택셜층을 필요로 하는 많은 광학 응용분야가 있다. 이는 기판도 이방성 특성을 가져야만 한다는 것을 의미한다. 본 발명은 상술한 종래의 에피택셜 성장층의 형성방법의 여러가지 단점을 극복하는 방법 및 구조를 지향한다.
본 발명의 목적은 적층형 유기 구조체를 얻는 방법을 제공한다.
이러한 방법에 따른 절차는 다수의 단계를 포함한다. 제1 단계는 기판의 준비 단계이다. 제2 단계는 캐스케이드 결정화 공정(Cascade Crystallization Process)에 의해 상기 기판 상에 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층의 형성 단계이다. 상기 시드층은 3.4±0.3Å의 분자간 간격을 가진다. 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계(conjugated π-system)를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상(disc-shaped) 분자로 구성된 봉형상 초분자에 의해 형성된다. 제3 단계는 상기 시드층 상으로 적어도 하나의 에피택셜 유기층을 에피택셜 증착하여 유기 적층형 구조체를 얻는 단계이며, 여기서 에피택셜 성장에 의해 상기 시드층상에 적어도 하나의 부가적인 층이 얻어진다.
본 발명의 다른 목적은 적층형 유기 구조체를 제공하는 것이다. 상기 적층형 유기 구조체는 순서대로, 기판, 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층 및 상기 시드층 상으로 에피택셜 증착된 유기화합물을 함유하는 적어도 하나의 층을 포함한다. 상기 시드층은 3.4±0.3Å의 분자간 간격을 가지며, 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 구성된 봉형상 초분자에 의해 형성된다.
본 발명은 상술한 공지의 에피택셜 방법의 일부 문제점의 제거로 지향된다. 상술한 방법은 유기화합물에 기초하여 이방성의 전체적으로 규칙적인 에피택셜 적층형 구조체를 형성할 수 있도록 한다. 상술한 방법은 기판의 결정격자와 성장막 간의 정합의 필요조건에 대해 제한하지 않는다. 따라서, 본 발명은 증착에 적당한 화합물 및 기판재료의 좁은 목록에 한정되지 않는다.
바람직한 실시형태에 있어서, 본 발명은 순서대로, 기판, 3.4±0.3Å의 분자간 간격을 가진 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층, 및 유기화합물을 나타내는 적어도 하나의 에피택셜 층을 포함하는 적층형 유기 구조체를 제공한다. 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 구성된 봉형상 초분자에 의해 형성된다. 유기화합물의 적어도 하나의 에피택셜층이 상기 시드층 상에 에피택셜 증착된다.
도 1은 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층이 형성된 기판을 포함하는 적층형 유기 구조체의 개략도로서, 상기 시드층은 에피택셜 유기층으로 덮여져 있는 도면;
도 2는 기판 상의 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층의 구조를 나타내는 개략도;
도 3은 적층형 유기 구조체의 상단에 보호층을 가진 적층형 유기 구조체의 개략도이다.
본 발명의 제1 실시형태에서는, 적층형 유기 구조체를 얻는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 여러 단계로 이루어진다. 제1 단계는 기판의 준비 단계이다. 제2 단계는 캐스케이드 결정화 공정에 의해 상기 기판 상에 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층의 형성 단계이다. 상기 시드층은 3.4±0.3Å의 분자간 간격을 가진다. 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 구성된 봉형상 초분자에 의해 형성된다. 제3 단계는 상기 시드층 상으로 적어도 하나의 에피택셜 유기층을 증착하여 적층형 유기 구조체를 제공하는 단계이며, 여기서 상기 시드층에 대해 적어도 하나의 부가적인 층이 에피택셜된다. 상술한 방법에서는, 적어도 하나의 에피택셜 유기층이 기상 또는 액상으로부터 증착된다.
일실시형태에 있어서, 상기 기판은 플라스틱, 유리, 세라믹스, 금속세라믹 복합체, 및 금속을 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 재료로 이루어진다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 기판은 유연성 재료로 이루어진다. 상술한 방법의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 기판은 강성 재료로 이루어지며, 상기 기판의 표면은 평평하거나 볼록 또는 오목하며, 또는 이러한 형태를 조합한 기하학적 형상을 가진다. 또 다른 실시형태에 있어서, 기판 표면의 적어도 일부가 특정 화학결합에 의해 야기되는 이방성 특성을 가진다. 상술한 방법의 하나의 변형에 있어서, 기판의 적어도 일부가, 표면 불규칙성이 표면 조직, 지형, 기하학 또는 부조(relief)를 포함하는 그룹에 속하는 불균일한 표면을 가진다. 상술한 방법의 다른 변형에 있어서, 표면 불규칙성이 기판 재료에 의해 이루어진다. 상술한 방법의 또 다른 변형에 있 어, 표면 불규칙성이 기판 재료와는 다른 재료에 의해 이루어진다. 상술한 방법의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 시드층의 형성 단계 이전에, 상기 기판 상에 하나의 정렬층이 형성되는 부가적인 단계가 있다. 상기 정렬층은 기상(gas(vapor) phase)으로부터의 재료의 경사 증착(oblique deposition)법에 의해 기판 상에 형성된다. 특히, 이 방법은 상기 정렬층용 재료로서 이산화규소를 사용할 수 있다. 상술한 방법의 다른 실시형태에 있어서, 상기 정렬층은 미리설정된 방향으로 러빙함으로서 배향된 중합물질로 이루어진다. 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 상술한 발명은 편광에 노출됨으로써 배향된 감광성 중합물질을 사용한다.
결정 규칙 및 이방성을 포함하는 모든 필요한 물리적 특성을 가지는 증착된 시드층을, 특히 캐스케이드 결정화 공정에 의해 얻을 수 있다.
이러한 결정박층의 제조방법은 옵티바 공정으로서 기재되어 있다[미국특허 제5,739,296호 및 제6,049,428호 및 문헌: P. Lazarev, et al., "X-ray Diffraction by Large Area Organic Crystalline Nanofilms", Molecular Materials, 14(4), 303-311(2001) 및 Y. Bobrov "Spectral properties of Thin Crystal Film Polarizers" Molecular Materials, 14(3), 191-203(2001)]. 이 공정은 화학 변형 단계 및 결정층을 형성하는 동안 처리하는 4단계를 포함한다. 이후에는, 상기 다단계의 공정을 캐스케이드 결정화 공정이라 한다. 제1 단계는 분자에 양친매성 특성(amphiphilic property)을 부여하기 하기 위해 분자 주위에 친수성기를 도입하는 화학 변형 단계이다. 양친매성 분자들이 서로 모여 초분자를 형성하는 것이 제1 처리 단계이다. 그들의 특정 농도를 선택함으로써, 초분자가 액정 상태로 변환되어 리오트로픽 액정(LLC)을 형성하는 것이 제2 처리 단계이다. 리오트로픽 액정은 전단력(또는 메니스커스 힘(meniscus force))의 작용에 의해 증착되므로, 상기 전단력(또는 메니스커스 힘)의 방향이 얻어지는 고체 결정층의 결정축 방향을 결정한다. 이 전단력에 관련된 지향성 증착이 제3 처리 단계이다. 마지막으로, 캐스케이드 결정화 공정의 제4 처리 단계는 리오트로픽 액정을 고체 결정층으로 변환시키는 건조/결정화 단계이다.
캐스케이드 결정화 공정은 단순하고 경제적으로 유효한 방법이다. 이 방법은 마지막층의 높은 이방성정도 및 결정화도를 보장하며, 임의의 형상(곡면 상의 다층 피복을 포함하는)의 결정박층을 얻을 가능성을 제공하며, 생태학적으로 안전하고, 수고 및 에너지손실이 적다.
더욱 구체적으로, 캐스케이드 결정화 공정은 다음의 기술적 조작 순서를 가지는 것을 특징으로 한다.
(1) 화합물의 화학 변형 및 초분자의 형성(제1 처리 단계);
(2) 리오트로픽 액정 형성(제2 처리 단계);
(3) 기판 상으로 적어도 하나의 유기화합물의 리오트로픽 액정의 도포;
(4) 그 점도를 감소시키기 위해 리오트로픽 액정에 대한 외부 액화 작용;
(5) 콜로이드용액의 입자에 현저한 배향을 부여하기 위해 리오트로픽 액정에 대한 외부 정렬 작용(제3 처리 단계);
(6) 리오트로픽 액정의 점도를 적어도 초기 수준으로 복구하기 위해 외부 액화 작용 및/또는 부가적인 외부 작용의 적용의 종료;
(7) 건조(제4 처리 단계)
이하, 캐스케이드 결정화 공정의 일부 단계에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
리오트로픽 액정내의 초분자 응집체(supramolecular aggregate)의 형성 및 구조는 분자의 농도 및 기하학에 따라 결정된다. 특히, 분자는 층판(lamellae), 원반 또는 봉형상의 마이셀(micelle), 또는 비대칭적 응집체로 조합될 수도 있다. 리오트로픽 액정은 통상적으로 수중의 봉형상 계면활성제 분자로 구성된 규칙적인 상(phase)으로서 나타난다. 이들 비대칭적(이방성) 응집체는 비키랄성 또는 키랄성(콜레스테릭 상태)의 스멕틱(smectic) 원주형의 상(相) 또는 네마틱 액정을 형성한다.
원자핵의 π-π 상호작용은 이러한 액정 분자의 초분자 복합체로의 분자 자기조립(self-assembly)의 주요 메커니즘이다. 분자 주위에 발생되는 친수성 이온기(ionic group)는 이러한 유기 분자에 수용성을 제공한다. 최근, 이들 재료는 액정표시장치내에서 내부 편광자로서 적용 가능하기 때문에 매우 광범위하게 연구되고 있다[T. Sergan, et al., Liquid Crystal, 5,567-572(2000)]. 액정의 기술적 응용 분야는 수평배향을 가진 재료를 사용하여 확대될 수 있으며, 액정 디렉터(director)가 이방성 층의 평면내에 놓여진다.
(점도를 감소시키기 위한 목적의) 리오트로픽 액정에 대한 외부 액화 작용 및 (입자에 현저한 배향을 부여하기 위한 목적의) 리오트로픽 액정에 대한 외부 정렬 작용은 동시에 수행될 수 있으며, 또는 외부 액화 작용의 도중에 리오트로픽 액 정에 대한 외부 정렬 작용을 수행할 수도 있다.
리오트로픽 액정에 대한 외부 액화 작용은, 결정막이 형성되는 면의 반대측으로부터 기판의 국부적 및/또는 전체 가열에 의해, 및/또는 기판 및/또는 이방성 결정층이 형성되는 면으로부터 콜로이드용액층의 국부적 및/또는 전체 가열에 의해 수행될 수 있다.
상기 층에 대한 외부 액화 작용은 기판 상의 리오트로픽 액정층에 적용되는 기계적 인자(예컨대, 전단(shere))에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 리오트로픽 액정의 소위 틱소트로피(thixotropic) 특성을 사용한다. 틱소트로피의 개념은 전단응력 조건하에 점도를 감소시키고 전단의 종료후에 초기 점도를 회복하는 재료의 능력을 말한다. 높은 틱소트로피를 가진 리오트로픽 액정은 전단응력 해제후에 초기 점도를 빠르게 회복하는 능력을 가진다. 따라서, 틱소트로픽 재료의 점도는 전단응력 또는 전단율의 기능이다. 전단응력(또는 전단율)이 증가할 때, 틱소트로픽 재료의 점도가 감소된다.
액정의 배향에 사용되는 방법에는 여러가지가 있다. 서모트로픽(thermotropic) 액정의 배향 공정은 기본적인 문제 및 응용의 양쪽 관점에서 광범위하게 연구되고 있다. 일반적으로, 배향 기술은 액정 재료와 접촉하거나 액정 체적을 한정하는 플레이트(기판)의 특별한 단방향 처리를 채용한다. 외부 정렬 작용은 특정 정렬층에 의해 덮여지거나 이방성 특징을 가지는 특별히 준비된 기판을 가진 리오트로픽 액정의 상호작용을 통해 수행될 수 있다. 공지된 방법에 따르면, 상술한 기판은 소망하는 정렬효과를 얻기 위해 특정 고분자(예컨대, 폴리이미드) 또 는 계면활성층에 의해 덮여 있다. 이 고분자층을 러빙하는 것은 정렬 작용을 제공할 수 있도록 한다.
러빙의 방향(즉, 서모트로픽 액정의 소망하는 배향 방향)은 기판에 인접하는 액정층내의 분자와 정렬막 간의 이방성 분자 상호작용에 의해 액정막내의 분자에 부여된다. 액정내의 바람직한 방향은 액정 디렉터라 불리는 단위 벡터(n)에 의해 결정된다. 액정에 대한 이방성(예컨대, 러빙된) 기판의 정렬 작용은 "앵커링(anchoring)"이라 불리는 현상에 의거한다. 앵커링은 서모트로픽 액정에 기초한 디스플레이 내의 배향막의 표준수단이다. 서모트로픽 액정에 대해 대응하는 정렬 기술이 잘 알려져 있다. 그러나, 이들 방법은 2부류의 액정장치 사이의 중요한 차이점으로 인해 리오트로픽 액정에 적용할 수 없다.
리오트로픽 액정은 서모트로픽 액정보다 앵커링에 의해 배향되는 것이 휠씬 어렵다. 이는 전자의 형태의 대부분의 액정은 물 또는 기름에 가용성인 양친매성 물질(계면활성제)에 기초한다는 사실과 관련된다. 양친매성 분자는 극성(친수성) 머리(head) 및 비극성(소수성) 지방족 꼬리(tail)를 가진다. 계면활성제 분자가 기판과 접촉할 때, 기판 표면에 수직으로 배향되는 일반적인 경우에는 양친매성 성질이 나타난다. 극성 친수성 머리 및 비극성 소수성 꼬리는 모두 정렬 공정에 관여하여, 기판 표면에 대한 분자의 수직 배향이 얻어진다. 호모트로픽(homotropic)이라 불리는 이러한 배향은, 또한 액정의 광학축을 나타내는 바람직한 방향(기판 표면에 수직)에 의해 특징지워진다.
적용된 콜로이드용액 표면에 대한 외부 정렬 작용은, 나이프(knife) 및/또는 원통형 와이퍼(wiper) 및/또는 적용된 층 표면에 평행하게 배향된 또는 이 표면에 비스듬한 평평한 플레이트를 나타내는 적어도 하나의 정렬장치의 지향된 기계적 운동에 의해 생성될 수 있으며, 기판 표면으로부터 정렬기구의 가장자리까지의 거리는 필요한 두께의 결정막을 얻도록 미리 설정된다. 상기 정렬기구의 표면에는 어떤 부조(relief)가 형성될 수 있다. 가열된 기구에 의해 정렬이 수행될 수 있다.
리오트로픽 액정에 대한 외부 정렬 작용은, 콜로이드용액에 현저한 배향을 부여하기 위한 압력 하에 방적돌기(spinneret)을 통과시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 정렬과정중에 또는 정렬후 즉시 액화작용을 종료함으로써, 상기 층의 점도를 적어도 초기 수준으로 복구시킬 수 있다. 리오트로픽 액정의 점도를 초기 수준으로 복구시킨 후, 상기 장치에 대한 부가적인 정렬작용이 주요 정렬단계에서와 동일한 방향으로 발생할 수 있다.
건조는 실온 및 50% 이상의 습도에서 수행되어야 한다. 건조단계에서, 이방성 결정층은 통상적으로 약 10%의 용매를 보유한다. 상술한 방법에 따라 그 다음 단계를 수행하기 이전에, 층내의 용매의 함유량은 부가적인 어닐링에 의해 2-3%로 감소되어야 한다.
상기 조작을 수행함으로써, 캐스케이드 결정화 공정은, 광학축 중 하나를 따라 3.4±0.3Å의 분자간 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 전체적으로 규칙적인 결정질 구조를 가진 이방성 결정층을 얻는다.
캐스케이드 결정화 공정의 주요 이점은 막의 표면결함에 대한 의존성이 약하다는 것이다. 이 약한 의존성은 리오트로픽 액정의 점성 및 탄성 때문이다. 액정의 탄성층은 결함 영역의 발달을 방지하고 결함이 증착된 층의 체적내로 침투하는 것을 억제한다. 리오트로픽 액정의 탄성은 결함 영역의 작용에 의한 분자의 재배향에 대항하여 작용한다. 증착된 재료의 분자는 제한된 자유도의 확산 또는 운동에 의해 좌우의 초분자로 몰려든다.
이러한 방법에 의해 생성된 이방성 결정질 층은 전체적인 규칙을 가지며, 즉 이러한 층은 전체적으로 규칙적인 결정구조를 가진다. 전체적인 규칙(global order)이란, 증착 공정이 전체 층 표면 또는 기판 표면에 걸쳐서 이방성 결정질 층의 결정축 방향을 제어하는 것을 의미한다. 형성된 이방성 결정질 층에 가해지는 외부 작용은, 이 층의 전체적인 규칙을 흐트리지 않는다. 따라서, 이방성 결정질 층은 개별 결정입자 내부에 균일한 결정질 구조가 형성된 다결정질 층과 다르다. 이러한 입자의 스퀘어(square)는 층 표면 또는 기판의 스퀘어 보다 휠씬 작다. 기판 표면은 이방성 결정층의 결정구조에 제한된 영향을 미친다. 이방성 결정층은 시스템 설계 조건에 따라, 기판 표면의 일부 또는 전체 표면 상에 형성될 수 있다. 두 경우 모두, 이방성 결정층은 전체적인 규칙에 의해 특징지워진다.
상술한 방법에 따르면, 에피택셜 증착된 유기층은, 일반식
{K}(M)n
(여기서, K는 콘쥬게이션 π계를 가진 다환 유기화합물, M은 변형 작용기(modifying functional group), 및 n은 작용기의 수) 의 적어도 하나의 변형된 유기화합물을 포함한다.
상술한 방법의 가능한 실시형태에 있어서, 유기층은, 초분자 리오트로픽 액 정상을 형성할 수 있는 적어도 하나의 다환 유기 방향족 공액 화합물(conjugated compound) 또는 이러한 유기 방향족 공액 화합물의 유도체를 포함한다. 상술한 방법의 다른 가능한 변형 실시형태에 있어서, 유기화합물은 초분자 리오트로픽 액정상을 형성할 수 있는 상기 다환 유기 방향족 공액 화합물의 적어도 하나의 유도체를 포함한다.
상술한 방법의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 유기층은, 인단트론(Vat Blue 4), 1,4,5,8-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸(Vat Red 14), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸, 퀴나크리돈(Pigment Violet 19), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 이무수물(PTCDA), 비스-(1,2,5-티아디아졸)-p-퀴노비스-(1,3-디티올)(BTQBT), 및 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀린)(Alq3)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 재료에 기초한다.
이방성 막을 가진 변형된 실시형태로서, 상기 유기층이, 비금속(metal-free) 프탈로시아닌(H2Pc), Li2Pc, MgPc, 및 기타 일가 또는 이가 금속을 가진 프탈로시아닌류; AlClPc, AlOHPc 및 기타 금속할로겐화물 또는 금속수산화물을 가진 프탈로시아닌류; TiOPc, SiCl2Pc, Si(OH)2Pc 및 기타 4가 금속을 가진 프탈로시아닌류; 중심 금속이온이 술폰산(또는 그 아미드), 카르복실산, 알킬, 아릴, 할로겐화물, 니트로 또는 그외 프탈로시아닌 고리로 치환된 프탈로시아닌류; VOPc, CrPc, FePc, CoPc, NiPc, CuPc, ZnPc, SnCl2Pc, PbPc, Ge(OH)2Pc, InBrPc, 또는 일부 기타 프탈로시아닌류를 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 프탈로시아닌(Pc) 또는 그 혼합물에 기초 하는 것이 가능하다.
상술한 방법의 다른 실시형태에 있어서, 유기층은, 3,3'-디클로로벤지딘, 2,7-디아미노플루오레논, 2,6-디아미노안트라퀴논, 2,7-디아미노안트라퀴논, (p-아미노페닐)페닐아민, 트리스(p-아미노페닐)아민, 2,7-디아미노디벤조티오펜 술폰, 2,7-디아미노디벤조티오펜, 2-(p-아미노페닐)-6-아미노벤즈옥사졸, 비스(p-아미노페닐)아민, N-메틸비스(p-아미노페닐)아민, 2,5-비스(p-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 1,6-디아미노피렌, 1,5-디아미노나프탈렌, 및 일부 기타 유사한 유기화합물을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 유기화합물 또는 그 혼합물에 기초한다. 일실시형태에 있어서, 적어도 하나의 부가적인 유기층이 완충가스 분위기에서 시드층 상으로 증착된다. 상술한 방법에 따르면, 가스 또는 증기 공유 에피택셜 조성에 사용된 완충가스는 He, Ar, Xe, 및 기타 불활성가스와, N2, CO2, 및 임의의 기타 비반응성 가스를 포함하는 목록에서 선택된 임의의 가스일 수 있다.
그외 바람직한 실시형태에 있어서, 상술한 방법은 적층형 유기 구조체를 제공한다. 상기 구조체는 순서대로, 기판, 분자간 간격 3.4±0.3Å을 가진 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층, 및 적어도 한층의 유기화합물을 포함한다. 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 이루어진 봉형상 초분자로 형성된다. 상기 시드층 상으로 다음의 유기화합물 층이 에피택셜 증착된다.
적층형 유기 구조체의 다른 실시형태에 있어서, 기판이 플라스틱, 유리, 세 라믹스, 금속-세라믹 복합체 및 금속을 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 재료로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 기판이 유연성 재료(flexible material)로 이루어진다. 다른 실시형태에 있어서, 기판이 강성 재료로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 평평한 형상, 볼록 형상, 오목 형상 및 상기 형태를 조합한 기학학적 형상을 포함하는 그룹에서 선택된 다양한 형태의 기판을 사용할 수 있다.
또 하나의 실시형태에 있어서, 적층형 유기 구조체가, 상기 적층형 유기 구조체의 상단에 형성된, 자외선 및/또는 적외선 방사를 흡수하는 적어도 하나의 부가적인 층을 더 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 적층형 유기 구조체가, 상기 적층형 유기 구조체의 상단에 형성된 적어도 하나의 부가적인 반사방지층을 더 포함한다.
다른 변형된 실시형태로서, 적층형 유기 구조체가 그 상단에 형성된 적어도 하나의 부가적인 보호층을 포함할 수 있다. 또 하나의 실시형태에 있어서, 적층형 유기 구조체가 그 상단에 형성된 적어도 하나의 부가적인 접착층을 포함한다.
상술한 적층형 유기 구조체에 따르면, 유기층은, 일반식
{K}(M)n
(여기서, K는 콘쥬게이션 π계를 가진 다환 유기화합물, M은 변형 작용기, n은 작용기의 수) 의 적어도 하나의 변형된 유기화합물을 포함한다.
상술한 적층형 유기 구조체의 가능한 실시형태에 있어서, 유기층은, 초분자 리오트로픽 액정상을 형성할 수 있는, 적어도 하나의 다환 유기 방향족 공액 화합 물 또는 이러한 유기 방향족 공액 화합물의 유도체를 포함한다.
상술한 적층형 유기 구조체의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 유기층은, 인단트론(Vat Blue 4), 1,4,5,8-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸(Vat Red 14), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸, 퀴나크리돈(Pigment Violet 19), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 이무수물(PTCDA), 비스-(1,2,5-티아디아졸)-p-퀴노비스-(1,3-디티올)(BTQBT), 및 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀린)(Alq3)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 재료에 기초한다.
상술한 적층형 유기 구조체의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기층은, 비금속 프탈로시아닌(H2Pc), Li2Pc, MgPc, 및 기타 일가 또는 이가 금속을 가진 프탈로시아닌류; AlClPc, AlOHPc 및 기타 금속할로겐화물 또는 금속수산화물을 가진 프탈로시아닌류; TiOPc, SiCl2Pc, Si(OH)2Pc 및 기타 4가 금속을 가진 프탈로시아닌류; 중심 금속이온이 술폰산(또는 그 아미드), 카르복실산, 알킬, 아릴, 할로겐화물, 니트로 또는 그외 프탈로시아닌 고리로 치환된 프탈로시아닌류; VOPc, CrPc, FePc, CoPc, NiPc, CuPc, ZnPc, SnCl2Pc, PbPc, Ge(OH)2Pc, InBrPc, 또는 일부 기타 프탈로시아닌류를 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 프탈로시아닌(Pc) 또는 그 혼합물에 기초한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 유기층은, 3,3'-디클로로벤지딘, 2,7-디아미노플루오레논, 2,6-디아미노안트라퀴논, 2,7-디아미노안트라퀴논, (p-아미노페닐)페닐아민, 트리스(p-아미노페닐)아민, 2,7-디아미노디벤조티오펜 술폰, 2,7-디아미노디벤조티오펜, 2-(p-아미노페닐)-6-아미노벤즈옥사졸, 비스(p-아미노페닐)아민, N-메틸비스(p-아미노페닐)아민, 2,5-비스(p-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 1,6-디아미노피렌, 1,5-디아미노나프탈렌, 및 일부 기타 유사한 유기화합물을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 유기화합물 또는 그 혼합물에 기초한다.
적층형 유기 구조체의 또 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 유기층의 증착이 완충가스 분위기에서 수행된다.
다른 기판(예컨대, 플라스틱, 유리 또는 세라믹) 상에 성장된, 적층형 유기 구조체가 광학부품 공학에 있어서 독특하고도 유력한 기술이다. 이러한 적층형 구조체는 굴절률 및 흡수율의 높은 광학 이방성을 나타낸다. 이들 구조체는 전계 벡터의 하나의 성분을 투과하며 다른 성분을 흡수한다. 이러한 효과는 이색성(dichroism)으로 알려져 있다.
그외의 응용에 따라, 적층형 유기 구조체를 사용하여 E형 편광자를 만들 수 있는 방법이 있다. E형 편광자에 있어서, 이상파(extraordinary wave)는 투과되는 한편, 정상파(ordinary wave)는 크게 감쇠된다. 적층형 유기 구조체는 향상된 시야각(viewing angle) 특성을 나타낸다.
도 1은 상술한 바와 같이 제조된 적층형 유기 구조체를 나타낸다. 상기 구조체는 기판(1), 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층(2) 및 에피택셜 유기층(3)을 포함한다.
도 2는 기판(1) 상의 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층(2)의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나 의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 이루어진 봉형상 초분자(4)로 형성된다.
도 3은 그 상단에 형성된 보호층(5)을 가진 적층형 유기 구조체의 개략도이다.
(실험예)
본 발명의 방법 및 계(system)에 따라 여러가지 실험을 수행하였다. 후술하는 실험은 단지 설명을 목적으로 이루어진 것으로서, 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 아니다.
일실시예에 있어서, 적층형 유기 구조체의 준비를 설명한다. 기판으로서 두께 0.5mm를 가진 유리플레이트를 사용하였다. 상기 기판 상에 캐스케이드 결정화 공정에 의해 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층을 형성하였다. 시드층 재료는 콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 이루어진 봉형상 초분자로 구성되었다. 9.5% 인단트론 술폰산염 수용액을 사용하여 실온에서 육각형 상(相)을 형성하였다. 이것은 용액내에 염료분자를 포함하는 초분자 복합체를 형성하였으며, 이들 복합체는 시드층의 결정구조에 기초하였다. 표면 세정후, 기판에 초기 페이스트(paste) 재료를 도포하였다. 상기 페이스트를 도포하는 방법은 스필링(spilling) 및 스미어링(smearing)을 포함한다. 두 기술은 거의 동일한 결과를 나타내었다. 그 다음의 배향을 위해 액정의 점도를 감소시키기 위해 리오트로픽 액정에 외부 작용을 가하였다. 이 경우, 상기 용액은 네마틱 상 또는 네마틱 및 육각형 상의 혼합체를 형성하였다. 계의 점도는 1780에서 250mPa s로 감소하였다. 계의 점도를 감소시키는 예비 희석 작용 조건 하에서, 고품질의 이방성 결정층을 얻었다. 주어진 예에서는, 기판 홀더 측으로부터 도포층을 가열함으로써 외부 희석 작용을 제공하였다. 상기 기판 홀더를 가열하여, 인단트론 페이스트의 도포층의 온도가 56℃가 되게 하였다. 또한, 전자기 방사 또는 기타 수단을 이용하여 도포층을 가열함으로써 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 희석 작용의 특별한 변형으로서, 가열된 마이어 로드(Mayer rod)를 사용하여 동시 배향에 의해 결정층의 점도의 감소를 실현하였다.
다음 동작은 리오트로픽 액정의 초분자의 배향이었다. 여러가지 배향 수단을 사용하여 필요한 외부 배향 작용을 제공할 수 있다. 주어진 예에 있어서, 와이어로 감겨진 배향 원통형 마이어 로드 No.4를 사용하였고, 습윤층 두께가 9.5mm로 결정되었다. 배향 영향의 실현을 위해, 마이어 로드 운동의 속도는 13mm/sec이었다. 마이어 로드 작용하의 전단 응력은 계의 점도의 부가적인 감소를 야기시켰다. 배향 이후, 기판 홀더의 가열을 중지하거나 가열된 마이어 로드를 제거하였다.
시드층의 형성에 있어서 다음 동작은 건조이었다. 용매는 층 구조의 미리 얻어진 배향이 흐트러지지 않도록 천천히 제거되었다. 상술한 예에서, 건조는 실온 및 상대습도 60%에서 수행되었다.
그 결과, 광학특성의 높은 이방성 정도를 가진 두께 0.3-0.4미크론의 시드층을 얻었다. 이색비는 층의 표면에 걸쳐서 그리고 일련의 시료 대해, 투과율 T=40%에서 Kd=28로서(전통적인 방법으로는, Kd가 20을 초과하지 않았다), 파라미터의 재현성이 양호하였다. 얻어지는 시드층의 결정 구조의 완벽성은 X선 회절법 및 광학 방법에 의해 평가되었다. 시드층의 X선 회절 분석에 의해, 상기 기술적 동작의 결 과로서 형성된 층이 광학축의 한 방향으로 분자간 간격 3.4±0.3Å을 가지는 것을 알 수 있었다.
적층형 유기 구조체를 형성할 때의 다음 단계는 기상으로부터 시드층으로 적어도 하나의 에피택셜 유기층의 증착이었다. 이 예에서, 상기 시드층 상으로 3개의 페릴렌 화합물이 연속적으로 에피택셜 증착되었다. 여기에 사용된 페릴렌 유도체는 페릴렌-3,4,9,10-비스(카르복실산)디이미드(H-PTC), N,N'-디메틸페릴렌-3,4,9,10-비스(디카르복시이미드)(Me-PTC) 및 N,N'-비스(3,5-크실릴)페릴렌-3,4,9,10-비스(디카르복시이미드)(PhMe2-PTC)이었다. 증착율은 약 2nm/min으로 제어되었다. 에피택셜 유기층의 형태 및 분자 배향은 투과 전자현미경(TEM) 및 원자현미경(AFM)에 의해 관찰되었다[K.Matsushige, T.Hamano, 및 T.Horiuchi, "Automic Force Microscopy Observation of the Epitaxial Growth of Organic Molecules" , J.Crystal Growth, 146,641-644(1995) 참조]. 투과 전자현미경(TEM) 및 원자현미경(AFM)의 도움으로 실행된 분석에 의해, 적층형 구조체의 상면이 매우 완만한 것을 알 수 있었다. 라인 프로파일 분석에 의해, 시드층 상에 형성된 에피택셜 유기층의 분자가 기판에 수직으로 세워져 있는 것을 알 수 있었다. 이들 분자는 시드층의 원반형상 분자처럼 배향되어 있다. AFM 이미지로부터, 시드층 상에 증착된 에피택셜 유기층이 시드층의 결정질 구조를 보유하는 결정질 구조를 가진다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (39)

  1. (a) 기판을 제공하는 단계;
    (b) 상기 기판 상에 캐스케이드 결정화 공정(Cascade Crystallization Process)에 의해 전체적으로 규칙적인 이방성 결정질 시드층(seed layer)을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 시드층으로 적어도 하나의 에피택셜 유기층의 에피택셜 증착 단계를 포함하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법으로서,
    상기 시드층은 분자간 간격 3.4±0.3Å을 가지며, 상기 시드층은 콘쥬게이션 π계(conjugated π-system)를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상(disc-shaped) 분자로 이루어진 봉형상 초분자로 형성되는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에피택셜 유기층은, 기상(vapor phase)으로부터 증착되는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에피택셜 유기층은, 액상(liquid phase)으로부터 증착되는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 플라스틱, 유리, 세라믹스, 금속-세라믹 복합체 및 금속을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 이상의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유연성 재료(flexible material)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 강성 재료(rigid material)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면은 평평한 형상, 볼록한 형상, 오목한 형상, 또는 이들 형태를 조합한 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 표면의 적어도 일부는 특정 화학결합에 의해 야기되는 이방성 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 적어도 일부는, 표면 불규칙성이 표면 조직, 지형, 기하학 및 부조(relief)를 포함하는 그룹에 속하는 불균일한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표면 불규칙성이 기판 재료에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 표면 불규칙성이 기판 재료와 상이한 재료에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시드층의 형성 단계 이전에, 상기 기판 상에 적어도 하나의 정렬층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 정렬층은, 기상으로부터의 특정 재료의 경사 증착(oblique deposition)법에 의해 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 특정 재료가 이산화규소인 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정렬층이 어떤 미리설정된 방향으로 러빙(rubbing)함으로서 배향된 중합물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정렬층이 편광에 노출됨으로써 배향된 감광성 중합물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 일반식 {K}(M)n (여기서, K는 콘쥬게이션 π계를 가진 다환 유기화합물, M은 변형 작용기(modifying functional group), 및 n은 작용기의 수) 의 적어도 하나의 변형된 유기화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 초분자 리오트로픽 액정상을 형성할 수 있는 적어도 하나의 다환 유기 방향족 공액 화합물(conjugated compound)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 유기층은, 초분자 리오트로픽 액정상을 형성할 수 있는 상기 다환 유기 방향족 공액 화합물의 적어도 하나의 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 인단트론(Vat Blue 4), 1,4,5,8-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸(Vat Red 14), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸, 퀴나크리돈(Pigment Violet 19), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 이무수물(PTCDA), 비스-(1,2,5-티아디아졸)-p-퀴노비스-(1,3-디티올)(BTQBT), 및 알루미늄 트리스(8- 히드록시퀴놀린)(Alq3)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 비금속(metal-free) 프탈로시아닌(H2Pc), Li2Pc, MgPc, 및 기타 일가 또는 이가 금속을 가진 프탈로시아닌류; AlClPc, AlOHPc 및 기타 금속할로겐화물 또는 금속수산화물을 가진 프탈로시아닌류; TiOPc, SiCl2Pc, Si(OH)2Pc 및 기타 4가 금속을 가진 프탈로시아닌류; 중심 금속이온이 술폰산(또는 그 아미드), 카르복실산, 알킬, 아릴, 할로겐화물, 니트로 또는 그외 프탈로시아닌 고리로 치환된 프탈로시아닌류; VOPc, CrPc, FePc, CoPc, NiPc, CuPc, ZnPc, SnCl2Pc, PbPc, Ge(OH)2Pc, InBrPc, 또는 일부 기타 프탈로시아닌류를 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 프탈로시아닌(Pc) 또는 그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 3,3'-디클로로벤지딘, 2,7-디아미노플루오레논, 2,6-디아미노안트라퀴논, 2,7-디아미노안트라퀴논, (p-아미노페닐)페닐아민, 트리스(p-아미노페닐)아민, 2,7-디아미노디벤조티오펜 술폰, 2,7-디아미노디벤조티오펜, 2-(p-아미노페닐)-6-아미노벤즈옥사졸, 비스(p-아미노페닐)아민, N-메틸비스(p-아미노페닐) 아민, 2,5-비스(p-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 1,6-디아미노피렌, 1,5-디아미노나프탈렌, 및 일부 기타 유사한 유기화합물을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 유기화합물 또는 그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유기층의 증착은 완충가스(buffer gas) 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 완충가스는 He, Ar, Xe, 및 기타 불활성가스와, N2, CO2, 및 임의의 기타 비반응성 가스를 포함하는 목록에서 선택된 임의의 가스인 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체를 얻는 방법.
  25. 기판;
    콘쥬게이션 π계를 가진 적어도 하나의 다환 유기화합물의 원반형상 분자로 이루어진 봉형상 초분자로 형성된, 분자간 간격 3.4±0.3Å을 가진 전체적으로 규칙적인 결정질 시드층; 및
    상기 시드층 상으로 에피택셜 증착되는 유기화합물을 포함하는 적어도 하나 의 유기층을 순서대로 포함하는 적층형 유기 구조체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기판은 플라스틱, 유리, 세라믹스, 금속-세라믹 복합체 및 금속을 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 하나 이상의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 기판이 유연성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  28. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 기판이 강성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 표면은 평평한 형상, 볼록 형상, 오목 형상 및 상기 형태를 조합한 기학학적 형상을 포함하는 그룹에서 선택된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  30. 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층형 유기 구조체의 상단에 형성된, 자외선 및/또는 적외선 방사를 흡수하는 적어도 하나의 부가적인 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  31. 제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층형 유기 구조체의 상단에 형성된 적어도 하나의 부가적인 반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  32. 제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층형 유기 구조체의 상단에 형성된 적어도 하나의 부가적인 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  33. 제 25 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층형 유기 구조체의 상단에 형성된 적어도 하나의 부가적인 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  34. 제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 일반식 {K}(M)n (여기서, K는 콘쥬게이션 π계를 가진 다환 유기화합물, M은 변형 작용기, 및 n은 작용기의 수) 의 적어도 하나의 변형된 유기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  35. 제 25 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 초분자 리오트로픽 액정상을 형성할 수 있는, 적어도 하나의 다환 유기 방향족 공액 화합물 또는 이러한 유기 방향족 공액 화합물의 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  36. 제 25 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 인단트론(Vat Blue 4), 1,4,5,8-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸(Vat Red 14), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 디벤조이미다졸, 퀴나크리돈(Pigment Violet 19), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산 이무수물(PTCDA), 비스-(1,2,5-티아디아졸)-p-퀴노비스-(1,3-디티올)(BTQBT), 및 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀린)(Alq3)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  37. 제 25 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 비금속 프탈로시아닌(H2Pc), Li2Pc, MgPc, 및 기타 일가 또는 이가 금속을 가진 프탈로시아닌류; AlClPc, AlOHPc 및 기타 금속할로겐화물 또는 금속수산화물을 가진 프탈로시아닌류; TiOPc, SiCl2Pc, Si(OH)2Pc 및 기타 4가 금속을 가진 프탈로시아닌류; 중심 금속이온이 술폰산(또는 그 아미드), 카르복실산, 알킬, 아릴, 할로겐화물, 니트로 또는 그외 프탈로시아닌 고리로 치환된 프탈로시아닌류; VOPc, CrPc, FePc, CoPc, NiPc, CuPc, ZnPc, SnCl2Pc, PbPc, Ge(OH)2Pc, InBrPc, 또는 일부 기타 프탈로시아닌류를 포함하는 그룹에서 선택된 임의의 프탈로시아닌(Pc) 또는 그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  38. 제 25 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층은, 3,3'-디클로로벤지딘, 2,7-디아미노플루오레논, 2,6-디아미노안트라퀴논, 2,7-디아미노안트라퀴논, (p-아미노페닐)페닐아민, 트리스(p-아미노페닐)아민, 2,7-디아미노디벤조티오펜 술폰, 2,7-디아미노디벤조티오펜, 2-(p-아미노페닐)-6-아미노벤즈옥사졸, 비스(p-아미노페닐)아민, N-메틸비스(p-아미노페닐)아민, 2,5-비스(p-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 1,6-디아미노피렌, 1,5-디아미노나프탈렌, 및 일부 기타 유사한 유기화합물을 포함하는 그룹에서 선택된 하나의 유기화합물 또는 그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
  39. 제 25 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유기층의 증착이 완충가스 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 적층형 유기 구조체.
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