KR20090098341A - Polycrystalline metal oxide nanobelt network based field effect transistor and fabrication method of the same - Google Patents

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Abstract

A field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer and a manufacturing method thereof are provided to improve electrical reliability and reactivity by using a thin metal-oxide layer as an active layer. A gate electrode(12), a gate insulating layer(13), a metal oxide semiconductor layer, a source electrode(15a) and a drain electrode(15b) are formed on a substrate(11). The metal oxide semiconductor layer has a poly-crystal nano belt structure or a poly-crystal nano belt network structure in which a nano wire network is compressed. The metal oxide semiconductor layer has the width of 0.5~3 micron and the thickness of 20 ~ 100 nm. The metal oxide semiconductor layer is made of the nano grain or the nano particle of 5 ~ 20 nm size. The metal oxide semiconductor layer includes ZnO. The metal oxide semiconductor layer includes SnO2.

Description

다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터와 그 제조방법{Polycrystalline Metal Oxide Nanobelt Network Based Field Effect Transistor and Fabrication Method of the same}Field effect transistor using polycrystalline metal oxide semiconductor layer and its manufacturing method {Polycrystalline Metal Oxide Nanobelt Network Based Field Effect Transistor and Fabrication Method of the same}

본 발명은 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자와 금속염 전구체가 포함된 혼합 용액을 방사하여 생성한 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 열압착 및 열처리하여 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크(매트) 구조의 금속산화물 박층을 형성하고 상기 금속산화물 박층을 활성층으로 활용토록 구성한 전계효과 트랜지스터와 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to heat an individual composite nanowire or a composite nanowire network generated by spinning a mixed solution containing a polymer and a metal salt precursor. The present invention relates to a field effect transistor configured to form a thin metal oxide layer having a nanobelt structure or a nanobelt network (mat) structure by compression and heat treatment, and to utilize the thin metal oxide layer as an active layer and a method of manufacturing the same.

최근 들어 나노선(nanowire, nanofiber)을 반도체 활성층(active layer)으로 이용하는 트랜지스터의 개발이 활발히 진행이 되고 있다. 단결정(single crystal) 나노선 트랜지스터는 높은 전자이동도(electron mobility)(트랜지스터가 얼마나 빨리 작동하고 얼마나 많은 전류를 수송할 수 있는가를 결정하는 것임) 특 성을 바탕으로 링 오실레이터(ring oscillators), 메모리 소자 등에 응용이 가능하다. 또한 이러한 나노선 기반의 트랜지스터는 외부 자극(가스/바이오 분자)에 대해 그 반응성이 크기 때문에 가스센서(gas sensors), 습도센서, UV 디텍터(Detector), DNA 센서 등으로도 활용이 가능하다. 이는 박막이나 벌크 상태의 트랜지스터와는 달리 나노선을 이용하는 경우에 표면적/부피의 비율이 매우 크기 때문이다. 따라서 미세한 표면 상호작용이 신호로 나타날 수 있어 단일 분자의 검출도 가능하다. 또한 나노선 트랜지스터는 도핑 등의 조절 및 반도체의 조성비 변화 등을 통해 상대적으로 손쉽게 반도체의 타입(n-형/p-형) 조절이 용이하다. Recently, development of transistors using nanowires (nanowires, nanofibers) as semiconductor active layers has been actively conducted. Single crystal nanowire transistors are based on the characteristics of high electron mobility (determining how fast a transistor can operate and how much current it can carry), ring oscillators, memory devices Application to back is possible. In addition, these nanowire-based transistors are highly responsive to external stimuli (gas / biomolecules) and thus can be used as gas sensors, humidity sensors, UV detectors, and DNA sensors. This is because, unlike thin film or bulk transistors, the surface area / volume ratio is very large when using nanowires. Thus, fine surface interactions can be signaled, enabling detection of single molecules. In addition, the nanowire transistor is relatively easy to control the type (n-type / p-type) of the semiconductor relatively easily by controlling the doping and the composition ratio of the semiconductor.

이러한 나노선의 제조에 있어서도, 기존의 탄소나노튜브를 이용하는 경우와, Si과 같은 금속 반도체 나노선 및 금속산화물 기반의 나노선 등 다양한 적용이 가능하다. 특히 ZnO, SnO2, In2O3와 같은 금속산화물 반도체 나노선은 트랜지스터의 활성층으로 사용이 가능하므로 다양한 응용을 위해 활발히 연구되어 오고 있다 [H. T. Ng et al, Nano Letters Vol 4, 1247-1252, 2004 (단결정 ZnO 이용); Y. W. Heo et al, Applied Physics Letters Vol 85, 2274-2276, 2004 (단결정 ZnO 이용); F. Liu et al, Applied Physics Letters Vol. 86, 213101, 2005 (단결정 In2O3 이용); S. H. Ju et al, Applied Physics Letters Vol 89, 193506, 2006 (단결정 ZnO 이용)]. In the production of such nanowires, various applications such as the case of using existing carbon nanotubes, metal semiconductor nanowires such as Si, and metal oxide-based nanowires are possible. In particular, metal oxide semiconductor nanowires such as ZnO, SnO 2 and In 2 O 3 have been actively studied for various applications because they can be used as active layers of transistors [HT Ng et al, Nano Letters Vol 4, 1247-1252, 2004 (using single crystal ZnO); YW Heo et al, Applied Physics Letters Vol 85, 2274-2276, 2004 (using single crystal ZnO); F. Liu et al, Applied Physics Letters Vol. 86, 213101, 2005 (using single crystal In 2 O 3 ); SH Ju et al, Applied Physics Letters Vol 89, 193506, 2006 (using single crystal ZnO)].

최근에는 이러한 개별 단결정 나노선 제조의 낮은 재현성 및 콘택트(contact) 문제, 어셈블리의 문제점 등을 고려하여, 개별 단결정 나노선이 아닌, 나노선의 네트워크를 이용한 연구도 일부 보고가 되고 있다[E. N. Dattoli et al, Nano Letters Vol 7, 2463-2469, 2007]. 이 경우에도 SnO2 단결정을 길게 성장을 시켜서 네트워크 기반의 트랜지스터를 제조하는 내용을 소개하고 있다. 그러나, 이러한 단결정의 제조 공정 온도는 노(furnace)에서 900℃ 이상의 온도에서 1시간 정도 열처리를 실시하여 얻기 때문에[Nano Letters Vol 7, 2463-2469, 2007], 실용화 측면에서 제약을 많이 받을 수 있다. Recently, in consideration of the low reproducibility, contact problems, and assembly problems of individual single crystal nanowire fabrication, studies using a network of nanowires instead of individual single crystal nanowires have been reported [EN Dattoli et al. , Nano Letters Vol 7, 2463-2469, 2007]. In this case, too, SnO 2 single crystals are grown for a long time, and a network-based transistor is introduced. However, since the process temperature for manufacturing such a single crystal is obtained by heat treatment at a temperature of 900 ° C. or more in a furnace for about 1 hour [Nano Letters Vol 7, 2463-2469, 2007], it may be restricted in practical use. .

또한 나노선 기반의 전자소자와 관련하여, 트랜지스터 기반의 로직 회로[한국 특허 제593257호], 둥근 실리콘 나노와이어를 이용한 다중 게이트 전계효과 트랜지스터[한국 특허 제593369호], 나노와이어 기반 센서 및 트랜지스터[미국 특허 제7129554호, 제7301199호] 등 다수의 특허들이 소개가 되고 있지만, 대부분이 단결정 Si 나노와이어, 카본 나노튜브, 내지는 단결정(Single Crystal)의 금속산화물 반도체를 기반으로 하여 구성이 되고 있다. In addition, in relation to nanowire-based electronic devices, transistor-based logic circuits [Korean Patent No. 593257], multi-gate field effect transistors using round silicon nanowires [Korean Patent No. 593 969], nanowire-based sensors and transistors [ Although a number of patents have been introduced, such as US Patent Nos. 7129554 and 7301199, most of them are based on metal oxide semiconductors of single crystal Si nanowires, carbon nanotubes, or single crystals.

그러나, 상기와 같이 여러 문헌 등에서 우수한 특징을 소개하고 있지만, 대규모 시장의 발생이 잘 일어나지 않는 것은, 재현성(reproducibility)과 어셈블리 (assembly) 관점에서 여전히 나노센서 물질이나 나노센서 소자를 제조하는 공정이 현 단계에서 매우 어렵기 때문이다. However, although many documents have introduced excellent features as mentioned above, the occurrence of large-scale market is not well occurring, but the process of manufacturing nanosensor material or nanosensor device is still present in view of reproducibility and assembly. Because it is very difficult at the stage.

특히, 금속산화물 기반의 나노선을 제조하기 위해서 다양한 연구들이 진행이 되어 왔지만, Robust 트랜지스터를 제조하기 위해서는 재현성, 콘택트 문제(contact issue), 어셈블리 등의 여러 문제점이 우선적으로 해결이 되어야 한다. 또한 나노선의 성장 온도가 500℃ 미만으로 높지 않아서, 반도체 공정과도 잘 접목이 되고, 나노선 합성에 필요한 생산율과 생산비용을 크게 줄일 수 있으며, 대면적의 양산이 가능한 제조 공정기술이 필수적으로 요구되고 있다.In particular, various studies have been conducted to manufacture metal oxide-based nanowires, but in order to manufacture robust transistors, various problems such as reproducibility, contact issues, and assembly must be solved first. In addition, the growth temperature of nanowire is not high below 500 ℃, so it can be easily combined with semiconductor process, greatly reduce the production rate and production cost required for nanowire synthesis, and require a manufacturing process technology capable of mass production of large area. It is becoming.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, Therefore, the present invention is invented to solve the above problems,

첫째, 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 다결정(Polycrystalline) 구조를 가진 금속산화물 기반의 나노벨트/나노벨트 네트워크를 활용한 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Firstly, an object of the present invention is to provide a field effect transistor using a metal oxide based nanobelt / nanobelt network having a polycrystalline structure composed of nanograins or nanoparticles and a method of manufacturing the same.

둘째, 다결정 구조를 가진 금속산화물 나노벨트/나노벨트 네트워크를 활성층(active channel)으로 이용함으로써, 전기적 안정성이 우수하고, 활성층의 비표면적이 증대되어 반응성이 향상되는 트랜지스터를 제공하는데 그 목적이 있다.Second, by using a metal oxide nano belt / nano belt network having a polycrystalline structure as an active channel, an object of the present invention is to provide a transistor that is excellent in electrical stability, and the specific surface area of the active layer is increased to improve reactivity.

셋째, 다결정 구조의 금속산화물 나노벨트/나노벨트 네트워크와 게이트 절연막 사이의 접착 특성을 높여서 전기적, 기계적, 열적 안정성이 높은 트랜지스터 소자를 제공하는데 그 목적이 있다. Third, an object of the present invention is to provide a transistor device having high electrical, mechanical, and thermal stability by improving adhesion between a metal oxide nanobelt / nanobelt network having a polycrystalline structure and a gate insulating film.

넷째, 본 발명은 다결정 구조의 금속산화물 나노벨트/나노벨트 네트워크를 기반으로 한 트랜지스터를 가스센서, 바이오센서, UV 디텍터(Detector) 등에 활용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.Fourth, an object of the present invention is to enable a transistor based on a metal oxide nanobelt / nanobelt network of a polycrystalline structure to be used in a gas sensor, a biosensor, a UV detector, or the like.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속산화물 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 전계효과 트랜지스터에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a field effect transistor comprising a substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a metal oxide semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode,

상기 금속산화물 반도체층이, The metal oxide semiconductor layer,

나노그레인 또는 나노입자로 구성되어 있으면서 개별 나노선이 압착된 다결정 나노벨트 구조 또는 나노선 네트워크가 압착된 다결정 나노벨트 네트워크 구조를 가진 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물층을 반도체층으로 하는 전계효과 트랜지스터를 제공한다.The semiconductor layer includes a polycrystalline metal oxide layer comprising a thin metal oxide layer composed of nanograins or nanoparticles and having a polycrystalline nanobelt structure in which individual nanowires are compressed or a polycrystalline nanobelt network structure in which a nanowire network is compressed. A field effect transistor is provided.

또한 본 발명은, 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속산화물 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 전계효과 트랜지스터의 제조방법에 있어서,In addition, the present invention is a method of manufacturing a field effect transistor comprising a substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a metal oxide semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode,

게이트 전극이 형성된 기판에서 게이트 절연막을 형성하고, 이후 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한 뒤 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 다결정 나노벨트 구조 또는 다결정 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 형성하거나, 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 다결정 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 형성한 뒤 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하되,A gate insulating film is formed on the substrate on which the gate electrode is formed, and then a source electrode and a drain electrode are formed, and then a semiconductor layer having a polycrystalline nanobelt structure or a polycrystalline nanobelt network structure composed of nanograins or nanoparticles, or nanograins or nanoparticles is formed. After forming the semiconductor layer of the polycrystalline nano belt structure or nano belt network structure consisting of particles to form a source electrode and a drain electrode,

상기 다결정 나노벨트 구조 또는 다결정 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 형성하는 과정은, Forming the semiconductor layer of the polycrystalline nano belt structure or polycrystalline nano belt network structure,

고분자와 금속염 전구체를 포함하는 혼합 용액을 방사하여 상기 고분자와 금속염 전구체가 혼합된 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 생성하는 단계와;Spinning a mixed solution comprising a polymer and a metal salt precursor to produce an individual composite nanowire or a composite nanowire network in which the polymer and the metal salt precursor are mixed;

상기 고분자/금속염 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 열압착 또 는 열가압하여 나노벨트화하는 단계와;Nanobeltting the polymer / metal salt composite nanowire or composite nanowire network by thermocompression or thermopressurization;

이후 나노벨트를 열처리하여 고분자가 제거되고 금속염이 산화되도록 함으로써, 개별 복합 나노선이 압착된 형태의 다결정 나노벨트 구조의 금속산화물층을 형성하거나, 복합 나노선 네트워크가 압착된 형태의 다결정 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물층을 형성하는 단계;Then, the nanobelt is heat-treated to remove the polymer and oxidize the metal salt, thereby forming a metal oxide layer having a polycrystalline nanobelt structure in which individual composite nanowires are compressed, or a polycrystalline nanobelt network in which the composite nanowire network is compressed. Forming a metal oxide layer of a structure;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer comprising a.

이에 따라 상기한 본 발명의 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터와 그 제조방법에 의하면, 고분자와 금속염 전구체를 포함하는 혼합 용액을 방사하여 생성한 개별 복합 나노선(나노섬유) 또는 복합 나노선 네트워크를 열압착하거나 열가압한 뒤 고분자 제거 및 금속염의 산화를 위한 열처리를 실시하여 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크(매트) 구조의 금속산화물 박층을 형성하고 이 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층을 활성층(active channel, 반도체층)으로 이용할 수 있도록 구성됨으로써, 전기적 안정성이 우수하고, 활성층의 비표면적이 크게 증대되어 반응성이 뛰어난 전계효과 트랜지스터를 제공할 수 있게 된다. Accordingly, according to the field effect transistor using the polycrystalline metal oxide semiconductor layer of the present invention and a method for manufacturing the same, an individual composite nanowire (nanofiber) or composite nanowire produced by spinning a mixed solution containing a polymer and a metal salt precursor Thermal compression or thermal pressurization of the network followed by heat treatment to remove the polymer and oxidize the metal salt to form a thin metal oxide layer of nanobelt structure or nanobelt network (mat) structure, and the metal of the nanobelt structure or nanobelt network structure Since the oxide thin layer is configured to be used as an active layer (semiconductor layer), it is possible to provide a field effect transistor having excellent electrical stability and greatly increasing the specific surface area of the active layer.

또한 사용되는 금속염의 종류와 혼합 비율을 손쉽게 조절하여 다양한 금속산화물의 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 채널층으로 이용할 수 있는 트랜지스터의 제조 공정을 제공할 수 있다 In addition, by easily adjusting the type and mixing ratio of the metal salt used, it is possible to provide a transistor manufacturing process that can use the semiconductor layer of the nano belt or nano belt network structure of various metal oxides as the channel layer.

또한 전기적 안정성이 우수한 본 발명의 트랜지스터 특성을 바탕으로 반응성이 우수한 트랜지스터 기반 센서의 제조 및 응용이 가능해진다.In addition, based on the transistor characteristics of the present invention having excellent electrical stability, it is possible to manufacture and apply a transistor-based sensor having excellent reactivity.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 본 발명에 따른 나노선, 나노벨트 및 나노벨트 네트워크의 제조방법에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. First, a method of manufacturing a nanowire, a nanobelt and a nanobelt network according to the present invention will be described in detail.

본 발명에서 금속산화물 나노벨트 및 나노벨트 네트워크의 제조는 점도가 큰 고분자 용액에 금속염 전구체를 녹인 용액을 전기방사(electro-spinning) 등의 방법으로 방사하여 복합 나노선을 생성한 뒤 이를 벨트화하는 과정, 예컨대 사용된 고분자의 유리전이 온도보다 높은 온도에서 열압착 또는 열가압한 뒤 400℃ 이상의 온도에서 열처리하는 과정을 필요로 한다. 여기서, 전기방사를 통해 개별 나노선 또는 나노선 네트워크(나노선이 네트워크 구조로 엉켜져 있는 것임) 형태로 된 나노선 구조를 얻을 수 있으며, 이러한 나노선 및 나노선 네트워크를 얻기 위한 전기방사 용액은 고분자 폴리머 기질과 금속염 전구체를 물, 에탄올, THF(Tetrahydrofuran), DMF(Dimethylformamide), DMAc(Dimethylacetamide), 톨루엔(Toluene) 등과 같은 용매 내에 용해시켜서 얻은 것이다. In the present invention, the metal oxide nanobelt and the nanobelt network are manufactured by spinning a solution in which a metal salt precursor is dissolved in a polymer solution having a high viscosity by electrospinning or the like to produce a composite nanowire and belting it. A process, for example, thermocompression or thermopressing at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer used, and then heat treatment at a temperature of 400 ℃ or more. Here, the electrospinning may yield a nanowire structure in the form of individual nanowires or nanowire networks (where the nanowires are entangled in a network structure), and the electrospinning solution for obtaining such nanowires and nanowire networks may be obtained. The polymer is obtained by dissolving the polymer substrate and the metal salt precursor in a solvent such as water, ethanol, THF (Tetrahydrofuran), DMF (Dimethylformamide), DMAc (Dimethylacetamide), and toluene.

고분자와 금속염 전구체를 포함하는 혼합 용액, 즉 전기방사 용액은 전기방사시 게이트 절연막, 즉 패턴된 게이트 전극 위에 형성된 게이트 절연막 위에 나노선 내지 나노선 네트워크를 형성하기에 적정한 점도를 갖는 것이 바람직하며, 고분자 폴리머로는 열경화성 및 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 예로서, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리스티렌(PS) 등의 올레핀계 고분자 중에 적어도 어느 하나를 선택할 수 있다.The mixed solution including the polymer and the metal salt precursor, that is, the electrospinning solution, preferably has a viscosity suitable for forming a nanowire to a nanowire network on the gate insulating film, that is, the gate insulating film formed on the patterned gate electrode during electrospinning. Thermosetting and thermoplastic resins may be used as the polymer. For example, at least one of olefin polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinylacetate (PVAc), polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS) and the like can be selected. Can be.

또한 금속염으로는 아연염(염화아연, 초산아연, 황산아연, 질산아연, 브롬화아연 등), 인듐염(염화인듐, 초산인듐, 황산인듐, 질산인듐 등), 갈륨염(염화갈륨, 초산갈륨, 황산갈륨, 질산갈륨 등), 주석염(염화주석, 초산주석, 황산주석, 질산주석, 브롬화주석 등) 등과 같은 염들 중에 선택된 하나 내지는 이들의 화학양론비를 맞춘 혼합염을 사용할 수 있다. 이와 같이 상기한 고분자 및 금속염을 사용하여 위에서 언급된 고분자/금속염 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 게이트 절연막 위에 형성할 수 있다. As the metal salt, zinc salt (zinc chloride, zinc acetate, zinc sulfate, zinc nitrate, zinc bromide, etc.), indium salt (indium chloride, indium acetate, indium sulfate, indium nitrate, etc.), gallium salt (gallium chloride, gallium acetate, Gallium sulfate, gallium nitrate, and the like), tin salts (tin chloride, tin acetate, tin sulfate, tin nitrate, tin bromide, etc.), and the like, and salts selected from these may be used. Thus, the above-mentioned polymer and metal salts can be used to form the above-mentioned polymer / metal salt individual composite nanowires or composite nanowire networks on the gate insulating film.

이렇게 형성된 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 열처리 과정 내지 열압착/열처리 과정을 거쳐 1 ~ 3 ㎛ 내외의 폭과 20 ~ 50 nm의 두께를 가진 개별 나노벨트 구조의 금속산화물 박층 또는 나노벨트가 네트워크 구조를 형성하고 있는 나노벨트 네트워크 구조의 박층을 제조하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 트랜지스터에서, 금속산화물 반도체층(활성층)으로서, 0.5 ~ 5 ㎛의 폭과 10 ~ 100 nm의 두께를 가진 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층을 제 조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 원활한 소자 동작을 위해 금속산화물 반도체층(활성화층)으로서 1 ~ 3 ㎛의 폭과 20 ~ 50 nm의 두께를 가진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층을 형성하는 것이 좋다. The individual composite nanowires or composite nanowire networks thus formed are subjected to heat treatment to thermocompression / heat treatment to form thin metal oxide layers or nanobelts having individual nanobelt structures having a width of about 1 to 3 μm and a thickness of 20 to 50 nm. It is possible to manufacture a thin layer of nanobelt network structure forming a network structure. In the transistor according to the present invention, as the metal oxide semiconductor layer (active layer), it is preferable to manufacture a metal oxide thin layer of nanobelt or nanobelt network structure having a width of 0.5 to 5 μm and a thickness of 10 to 100 nm. More preferably, as a metal oxide semiconductor layer (activation layer), it is preferable to form a thin metal oxide layer having a nanobelt structure or a nanobelt network structure having a width of 1 to 3 μm and a thickness of 20 to 50 nm for smooth device operation. .

본 발명에 따른 트랜지스터의 금속산화물 반도체층(활성층) 제조 과정에서, 열처리 과정을 통해서만 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 벨트화하여, 고분자가 제거되고 금속염이 산화된 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 제조할 수 있고[열압착 없이 열처리], 보다 바람직하게는 열압착 과정을 통해 나노선 또는 나노선 네트워크를 나노벨트 구조로 만들어준 뒤 나노벨트를 열처리하여, 고분자들이 제거되고 금속염이 산화된 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 제조할 수 있다[열압착 후 열처리]. In the manufacturing process of the metal oxide semiconductor layer (active layer) of the transistor according to the present invention, by belting individual composite nanowires or composite nanowire networks only through heat treatment, the nanobelt structure or nanobelt network in which the polymer is removed and the metal salt is oxidized The semiconductor layer of the structure can be prepared [heat treatment without thermocompression bonding], and more preferably, the nanowire or nanowire network is made into a nanobelt structure through a thermocompression process, followed by heat treatment of the nanobelt, thereby removing polymers and metal salts. A semiconductor layer of this oxidized nanobelt structure or nanobelt network structure can be produced (heat treatment after thermocompression bonding).

여기서, 반도체층의 제조를 위해 열처리 과정을 거치게 되면, 사용된 고분자들이 분해되어 제거되고 또한 금속염들이 산화되면서 ZnO, SnO2, In2O3, Ga2O3 등의 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층을 만들 수 있다. Here, when the heat treatment process for manufacturing the semiconductor layer, the used polymers are decomposed and removed, and the metal salts are oxidized, and the nanobelt or nanobelt network structure of ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 , Ga 2 O 3, etc. A thin metal oxide layer can be made.

이하, 본 명세서에서는 명확한 구분을 위해 고분자와 금속염을 포함하는 혼합 용액을 방사하여 생성한 개별 복합 나노선을 열압착(또는 열가압)한 뒤 열처리하여, 고분자가 제거되고 개별 복합 나노선이 벨트 형태로 압착된 구조를 나노벨트로 칭하기로 한다. Hereinafter, in the present specification, the individual composite nanowires formed by spinning a mixed solution containing a polymer and a metal salt are thermally compressed (or thermally pressurized) and then thermally treated to remove the polymer, and the individual composite nanowires form a belt. The compressed structure is referred to as a nano belt.

또한 본 명세서에서는 고분자와 금속염을 포함하는 혼합 용액을 방사하여 복합 나노선이 네트워크 구조를 이루고 있는 복합 나노선 네트워크를 생성하고 이를 열압착(또는 열가압)한 뒤 열처리함으로써, 고분자가 제거되고 복합 나노선 네트워크가 벨트 형태로 압착되어 전체적으로 나노벨트가 네트워크 구조를 형성하고 있는 구조를 나노벨트 네트워크 또는 나노벨트 매트 또는 간단히 나노매트(이하, 나노벨트 네트워크와 혼용하여 기재함)로 칭하기로 한다. In addition, in the present specification, a composite nanowire network in which a composite nanowire forms a network structure by spinning a mixed solution containing a polymer and a metal salt, is thermally compressed (or thermopressed), and then heat treated, thereby removing the polymer and the composite na The structure in which the route network is compressed in the form of a belt and the whole nanobelt forms a network structure will be referred to as a nanobelt network or a nanobelt mat or simply a nanomat (hereinafter, referred to as a nanobelt network).

요컨대 상기 나노벨트는 개별 복합 나노선이 열압착 및 열처리되어 벨트 형태로 압착된 형태의 나노 구조체(박층을 형성하는 것임)이고, 상기 나노벨트 네트워크는 복합 나노선 네트워크(나노선이 네트워크를 이루면서 엉켜있는 것임)가 열압착 및 열처리되어 벨트(각 복합 나노선이 벨트화된 것임)가 네트워크 구조를 이루고 있는 나노 구조체(박층을 형성하는 것임)인 것이다.In short, the nanobelt is a nanostructure (which forms a thin layer) in which individual composite nanowires are pressed and heat-treated to form a belt, and the nanobelt network is entangled with a composite nanowire network (nanowires forming a network). ) Is a nanostructure (which forms a thin layer) in which a belt (each composite nanowire is belted) forms a network structure by thermal compression and heat treatment.

또한 재료에 따라서는 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 열압착 없이 열처리하는 것만으로, 복합 나노선이 옆으로 퍼지면서 벨트 구조를 이룰 수 있는 바, 개별 복합 나노선을 열처리하거나 복합 나노선 네트워크를 열처리하는 것만으로 벨트 또는 벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층을 형성할 수 있으며, 이러한 금속산화물 박층을 트랜지스터의 반도체층으로 형성할 수 있다. 물론 이때 열처리로 고분자가 제거되고 금속염이 산화되어, 트랜지스터에서 원하는 반도체층인 금속산화물 박층이 형성된다.In addition, depending on the material, by simply heat-treating individual composite nanowires or composite nanowire networks without thermocompression bonding, the composite nanowires can spread sideways to form a belt structure. It is possible to form a thin metal oxide layer of a belt or belt network structure only by heat treatment, and such a thin metal oxide layer can be formed as a semiconductor layer of a transistor. Of course, at this time, the polymer is removed by the heat treatment and the metal salt is oxidized to form a thin metal oxide layer which is a desired semiconductor layer in the transistor.

폴리머 기질과 혼합하는 금속염 전구체는, InaGabZncSndOx(0≤a,b,c,d)의 금속산화물과 같이, 사용되는 금속염 전구체의 당량비를 조절하여 원하는 조성비의 새로운 금속산화물을 만들어 사용할 수 있다. 상기 a,b,c,d 간은 어떠한 조합도 허 용될 수 있다. 예로서, InGaZnO4, Zn2SnO4, In2Zn3O6, ZnGa2O4, InGaO3 등이 가능하며, 특성 조성비 선택에 제한을 두지 않는다. 또한 본 발명의 트랜지스터에서 금속산화물 반도체층은, Al 및 Ga 중 적어도 하나의 원소가 소량 도핑된 ZnO로 구성된 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층이거나, ZnRh2O4, SrCu2O2 또는 CuO의 p-형 금속산화물로 이루어진 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크구조의 금속산화물 박층이 될 수 있다. 물론, 이하의 금속염 전구체에서 상기한 금속산화물의 나노벨트 및 나노벨트 네트워크를 형성할 수 있는 것이라면 특정 전구체로 제약을 두지 않는다.The metal salt precursor mixed with the polymer substrate is adjusted to the equivalent ratio of the metal salt precursor to be used, such as the metal oxide of In a Ga b Zn c Sn d O x (0 ≦ a, b, c, d), to form a new metal having a desired composition ratio. Oxides can be made and used. Any combination of the a, b, c, and d may be allowed. For example, InGaZnO 4 , Zn 2 SnO 4 , In 2 Zn 3 O 6 , ZnGa 2 O 4 , InGaO 3, and the like may be used, and the selection of the characteristic composition ratio is not limited. In the transistor of the present invention, the metal oxide semiconductor layer may be a thin metal oxide layer of nanobelt or nanobelt network structure composed of ZnO doped with at least one element of Al and Ga, or ZnRh 2 O 4 , SrCu 2 O 2 or It may be a nanobelt or a thin metal oxide layer of a nanobelt network structure composed of a p-type metal oxide of CuO. Of course, as long as it can form the nanobelt and nanobelt network of the metal oxide described above in the metal salt precursor is not limited to a specific precursor.

고분자는 용매 부피의 8 내지 15 wt%가 되도록 하며, 금속염 전구체의 양은 용매 부피의 10 내지 25 wt%가 되도록 한다. 본 발명의 실시예에 따라 전기방사시 용매의 증발을 촉진시켜주는 역할을 하는 아세트산을 금속염 전구체와 동일한 몰(mol) 양으로 고분자/금속염 전구체 용액에 넣어준다. The polymer is brought to 8 to 15 wt% of the solvent volume and the amount of metal salt precursor is to be 10 to 25 wt% of the solvent volume. According to an embodiment of the present invention, acetic acid, which serves to promote evaporation of the solvent during electrospinning, is added to the polymer / metal salt precursor solution in the same molar amount as the metal salt precursor.

반도체층의 제조를 위해 열압착(또는 열가압) 과정을 거치게 되면, 나노선 또는 나노선 네트워크는 전체적으로 용융이 되어 나노벨트화되고, 하부에 있는 게이트 절연막과의 접착 특성이 크게 개선이 된다. 이때, 복합 나노선의 고분자를 유리전이온도 이상의 온도에서 압력을 가함으로써 부분 또는 전체적으로 용융하여 접착력을 높여주게 된다. When the semiconductor layer is subjected to a thermocompression (or thermocompression) process, the nanowire or the nanowire network is melted to nanobelt as a whole, and the adhesion property with the gate insulating layer underneath is greatly improved. At this time, the polymer of the composite nanowire is melted in part or the whole by applying a pressure at a temperature higher than the glass transition temperature to increase the adhesive strength.

이와 같이 열압착 과정을 통해 게이트 절연막 위의 나노선 또는 나노선 네트워크를 벨트 구조로 만들어주고, 이어 상기한 열처리 과정을 통해 고분자를 제거하 면서 금속염을 산화시켜 최종의 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 구조를 얻을 수 있게 된다. 전기방사기법을 통해 얻어진 나노벨트 및 나노벨트 네트워크는 다결정 구조를 가지고 있어서, 미세한 나노그레인 또는 나노입자들로 구성된 형태로 존재하여 표면적이 크게 증대가 된다. 표면적 증가에 따른 반응면적 확대에 기인하여 가스 및 바이오 물질과의 반응성이 크게 높아질 수 있는 장점을 가질 수 있다. As such, the nanowire or nanowire network on the gate insulating film is formed into a belt structure through a thermocompression bonding process, and then the metal nanoparticles are oxidized while removing the polymer through the above heat treatment process to form a final nanobelt or nanobelt network structure. You can get it. The nanobelt and the nanobelt network obtained through the electrospinning technique have a polycrystalline structure, which is present in the form of fine nanograins or nanoparticles, thereby greatly increasing the surface area. Due to the expansion of the reaction area according to the increase in the surface area, it may have an advantage that the reactivity with the gas and the biomaterial may be greatly increased.

상기한 반도체층 제조 과정에서, 열을 가함과 동시에 프레스 하는 열압착 대신, 고분자의 유리전이온도 이상의 온도를 갖는 압축공기를 이용하여 가압함으로써 고분자의 용융을 유도하는 열가압 공정이 이용될 수도 있다. In the process of manufacturing the semiconductor layer, instead of thermocompression pressing at the same time applying heat, a thermopressing process of inducing melting of the polymer by pressurizing using compressed air having a temperature above the glass transition temperature of the polymer may be used.

본 발명의 나노그레인 또는 나노입자들을 포함한 다결정 나노벨트 및 나노벨트 네트워크(매트)를 반도체층으로 구성하는 트랜지스터의 제조과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing process of the transistor constituting the polycrystalline nano belt and nano belt network (matte) including the nano-grain or nanoparticles of the present invention as a semiconductor layer in detail.

첨부한 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 금속산화물 나노벨트 및 금속산화물 나노벨트 네트워크를 포함하는 전계효과 트랜지스터(10)의 구성을 보여주는 단면도이다. 도면부호 11은 기판을 나타내고, 도면부호 12는 게이트 전극을 나타내며, 도면부호 13은 게이트 절연막을, 도면부호 14a는 금속산화물 나노벨트 반도체층을, 도면부호 14b는 금속산화물 나노벨트 네트워크 반도체층을 각각 나타낸다. 또한 도면부호 15a는 소스 전극을, 15b는 드레인 전극을 각각 나타낸다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a structure of a field effect transistor 10 including a metal oxide nano belt and a metal oxide nano belt network according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 11 denotes a substrate, reference numeral 12 denotes a gate electrode, reference numeral 13 denotes a gate insulating film, reference numeral 14a denotes a metal oxide nanobelt semiconductor layer, and reference numeral 14b denotes a metal oxide nanobelt network semiconductor layer, respectively. Indicates. Reference numeral 15a denotes a source electrode and 15b denotes a drain electrode.

본 발명의 실시예에 따른 기판(11) / 게이트 전극(12) / 게이트 절연막(13) / 다결정 금속산화물 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크(14b) / 소스 전극 및 드레 인 전극(15a,15b) 순의 적층 구조를 갖는 전계효과 트랜지스터 소자의 경우에 다음과 같은 단계를 통해서 제조한다.In order of the substrate 11 / gate electrode 12 / gate insulating film 13 / polycrystalline metal oxide nano belt or nano belt network 14b / source electrode and drain electrode 15a, 15b according to an embodiment of the present invention In the case of a field effect transistor device having a stacked structure is manufactured through the following steps.

1) 게이트 전극(12)을 형성하기 위해 기판(11)의 상부에 게이트 전극층용 박막을 형성한 뒤 패터닝하는 단계를 실시한다. 후술하는 본 발명의 실시예와 같이 N++ Si 백게이트(backgate)를 사용할 수 있다.1) In order to form the gate electrode 12, a step of forming a thin film for the gate electrode layer on the substrate 11 and patterning is performed. An N ++ Si backgate can be used as in the embodiment of the present invention described below.

2) 이후 상기와 같이 형성된 게이트 전극(12) 위에 게이트 절연막(13)을 형성하는 단계를 실시한다. 본 발명에서 100nm 두께의 SiO2 절연막을 사용할 수 있다.2) thereafter, the step of forming the gate insulating layer 13 on the gate electrode 12 formed as described above. In the present invention, a SiO 2 insulating film having a thickness of 100 nm may be used.

3) 이후 상기와 같이 형성된 게이트 절연막(13)의 상부에 금속산화물 나노벨트(14a) 또는 금속산화물 나노벨트 네트워크(14b)를 형성한 뒤 패터닝하는 단계를 실시한다. 본 발명에서 나노벨트 및 나노벨트 네트워크는 섀도우 마스크를 이용해 패터닝될 수 있다.3) Thereafter, the metal oxide nanobelt 14a or the metal oxide nanobelt network 14b is formed on the gate insulating layer 13 formed as described above, and then patterned. In the present invention, the nanobelt and the nanobelt network may be patterned using a shadow mask.

4) 그리고, 상기 금속산화물 나노벨트(14a) 또는 금속산화물 나노벨트 네트워크(14b)를 형성한 뒤 소스 전극(15a) 및 드레인 전극(15b)을 형성하는 단계를 진행한다. 4) After the metal oxide nanobelt 14a or the metal oxide nanobelt network 14b is formed, the source electrode 15a and the drain electrode 15b are formed.

위의 과정에서 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하고 그 이후 다결정 금속산화물 나노벨트 또는 다결정 금속산화물 나노벨트 네트워크를 형성하는 것도 가능하다. 즉, 기판 / 게이트 전극 / 게이트 절연막 / 소스 전극 및 드레인 전극 / 다결정 금속산화물 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 순의 적층 구조로 전계효과 트 랜지스터 소자를 구성할 수 있다.In the above process, it is possible to form the source electrode and the drain electrode, and then form the polycrystalline metal oxide nanobelt or polycrystalline metal oxide nanobelt network. That is, the field effect transistor device may be configured in a stacked structure of a substrate / gate electrode / gate insulating film / source electrode and drain electrode / polycrystalline metal oxide nanobelt or nanobelt network.

또한 위의 과정에서 게이트, 소스, 드레인 전극은 Al, Au, Cr, Ti, Pt, ITO(In doped SnO2) 등으로 제조될 수 있다.In the above process, the gate, source, and drain electrodes may be made of Al, Au, Cr, Ti, Pt, ITO (In doped SnO 2 ), or the like.

본 발명의 실시예에 따라 형성한 다결정 금속산화물 나노벨트 및 금속산화물 나노벨트 네트워크를 반도체층으로 포함하는 전계효과 트랜지스터는 다음의 과정에 따라 구체적으로 제조될 수 있다. 이하의 실시예들에서는 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크 구조를 쉽게 얻을 수 있는 방법으로 전기방사법을 이용하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 예컨대 멜트블로운(melt-blown), 플래쉬방사(flash spinning), 정전멜트블로운(electrostaticmelt-blown) 방법 등을 이용할 수도 있다.A field effect transistor including a polycrystalline metal oxide nano belt and a metal oxide nano belt network formed according to an embodiment of the present invention as a semiconductor layer may be specifically manufactured according to the following procedure. In the following embodiments, the electrospinning method is used as a method of easily obtaining a composite nanowire or a composite nanowire network structure, but the present invention is not limited thereto. For example, melt-blown and flash spinning may be used. spinning, electrostatic melt-blown, etc. may be used.

실시예 1 : 4성분계 InGaZnO4 나노벨트 및 InGaZnO4 나노벨트 네트워크를 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조 Example 1: 4-component nano InGaZnO 4 and InGaZnO belt for producing a field effect transistor using a 4 nm belt network

본 발명의 실시예로서 InGaZnO4 나노벨트 및 InGaZnO4 나노벨트 네트워크(매트)를 반도체층으로 이용한 트랜지스터는, 폴리비닐아세테이트와 염화인듐, 염화갈륨, 초산아연 이수화물, SiO2 게이트 절연막, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼(기판), 알루미늄 전극을 이용하여 제조하였다. As an embodiment of the present invention, a transistor using an InGaZnO 4 nanobelt and an InGaZnO 4 nanobelt network (matt) as a semiconductor layer includes an excess of polyvinyl acetate, indium chloride, gallium chloride, zinc acetate dihydrate, SiO 2 gate insulating film, and impurities. A doped silicon wafer (substrate) was produced using an aluminum electrode.

먼저, 초산아연 이수화물 1.09g(5mmol), 염화인듐 1.109g(5mmol), 염화갈륨 0.88g(5mmol)을 DMF(Dimethylformamide) 7.5g에 녹인다. 그 후 폴리비닐아세테이 트(분자량: 100만) 1.5g을 DMF 7.5g에 녹이고, 이 두 용액을 섞어서 10분간 교반하여 준다. 그리고, 이 용액에 초산 1g을 넣어준 뒤 다시 5분간 교반하여 준다. First, 1.09 g (5 mmol) of zinc acetate dihydrate, 1.109 g (5 mmol) of indium chloride, and 0.88 g (5 mmol) of gallium chloride are dissolved in 7.5 g of DMF (Dimethylformamide). Then, 1.5 g of polyvinyl acetate (molecular weight: 1 million) is dissolved in 7.5 g of DMF, and the two solutions are mixed and stirred for 10 minutes. Then, 1 g of acetic acid was added to the solution, followed by stirring for 5 minutes.

이렇게 준비한 용액을 20ml 주사기(syringe pump)에 채운 뒤 서서히 분출시켜(10ml/min) 전기방사(습도: 30%, 가용전압: 12.5kV, 주변온도: 31℃)하면, 용매가 증발하면서 졸-겔 반응에 의해 고체 형태의 폴리비닐아세테이트/염화인듐, 염화갈륨, 초산아연 이수화물 복합 나노선을 얻을 수 있다. The solution thus prepared is filled in a 20 ml syringe pump and slowly ejected (10 ml / min) to electrospinning (humidity: 30%, available voltage: 12.5 kV, ambient temperature: 31 ° C). By reaction, polyvinylacetate / indium chloride, gallium chloride, a zinc acetate dihydrate composite nanowire in solid form can be obtained.

이후 이러한 개별 복합 나노선 몇 가닥을 사용하여 나노벨트를 얻을 수 있다. 즉, 상기 복합 나노선을, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼에 SiO2 박막(게이트 절연막임)을 100nm로 증착한 기판(n++ Si/SiO2) 위에, 몇 가닥 올리고, 이 결과물을 500 ~ 800 ℃에서 40분간 열처리하여 벨트화함으로써 InGaZnO4 나노벨트를 얻을 수 있다[열압착 없이 열처리]. The nanobelt can then be obtained using a few strands of these individual composite nanowires. That is, a few strands of the composite nanowires are placed on a substrate (n ++ Si / SiO 2 ) on which a SiO 2 thin film (which is a gate insulating film) is deposited at 100 nm on a silicon wafer over-doped with impurities, and the resultant is 500 to 800 ° C. InGaZnO 4 nanobelt can be obtained by heat-treating and belting for 40 minutes at [heat treatment without thermocompression bonding].

여기에 마스크를 씌운 뒤 전자빔 증착기(e-beam evaporator)를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성함으로써 트랜지스터를 구성할 수 있게 된다. After the mask is put on, the transistor may be configured by depositing 100 nm of aluminum using an e-beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode.

다음으로, InGaZnO4 나노벨트 네트워크(매트) 기반 트랜지스터의 제조시에는, n++ Si/SiO2 기판 위에 폴리비닐아세테이트/염화인듐, 염화갈륨, 초산아연 이수화물 복합 나노선 100㎕를 네트워크 구조로 생성하여 올린 뒤, 열압착기(lamination machine)로 120℃에서 0.1MPa 이상의 압력을 가하여 프레스 함으로 써 나노벨트 구조로 만들고, 이 결과물을 500 ~ 800 ℃에서 40분간 열처리하여 나노벨트 네트워크 구조를 얻는다[열압착 후 열처리]. 여기에 마스크를 씌운 뒤 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성해주면 InGaZnO4 나노벨트 네트워크 기반 트랜지스터를 만들 수 있다. Next, when fabricating an InGaZnO 4 nanobelt network (matt) based transistor, 100 μl of polyvinylacetate / indium chloride, gallium chloride, and zinc acetate dihydrate composite nanowires were formed on a n ++ Si / SiO 2 substrate as a network structure. After raising, press with a pressure of at least 0.1MPa at 120 ℃ using a lamination machine to make a nanobelt structure, and the resultant is heat treated at 500 to 800 ℃ for 40 minutes to obtain a nanobelt network structure. Heat treatment]. By masking and depositing 100nm of aluminum using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode, an InGaZnO 4 nanobelt network-based transistor can be made.

실시예 2 : 3성분계 Zn2SnO4 나노벨트 및 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크를 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조 Example 2 Fabrication of Field Effect Transistor Using Three-Component Zn 2 SnO 4 Nanobelt and Zn 2 SnO 4 Nanobelt Network

본 발명의 실시예로서 Zn2SnO4 나노벨트 및 나노벨트 네트워크(매트)를 반도체층으로 이용한 트랜지스터는, 폴리비닐아세테이트와 초산아연, 초산주석, SiO2 게이트 절연막, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼, 알루미늄 전극을 이용하여 제조하였다. As an embodiment of the present invention, a transistor using a Zn 2 SnO 4 nanobelt and a nanobelt network (matte) as a semiconductor layer includes a polyvinylacetate, zinc acetate, tin acetate, a SiO 2 gate insulating film, a silicon wafer over-doped with impurities, It prepared using the aluminum electrode.

먼저, 초산주석 1.77g과 초산아연 2.195g을 DMF(Dimethylformamide) 7.5g에 녹인다. 그 후 폴리비닐아세테이트(분자량: 100만) 1.5g을 DMF 7.5g에 녹이고, 이 두 용액을 섞어서 10분간 교반하여 준다. 그리고, 이 용액에 초산 1g을 넣어준 뒤 다시 5분간 교반하여 준다. First, 1.77 g of tin acetate and 2.195 g of zinc acetate are dissolved in 7.5 g of DMF (dimethylformamide). Then, 1.5 g of polyvinyl acetate (molecular weight: 1 million) is dissolved in 7.5 g of DMF, and the two solutions are mixed and stirred for 10 minutes. Then, 1 g of acetic acid was added to the solution, followed by stirring for 5 minutes.

이렇게 준비된 용액을 20ml 주사기에 채운 뒤 서서히 분출시켜(10ul/min) 전기방사(습도: 30%, 가용전압: 10.1kV, 주변온도: 31℃)하면, 용매가 증발하면서 졸-겔 반응에 의해 고체 형태의 폴리비닐아세테이트/초산아연, 초산주석 복합 나노선을 얻을 수 있다. The solution thus prepared is filled in a 20 ml syringe and slowly ejected (10 ul / min) to electrospinning (humidity: 30%, available voltage: 10.1 kV, ambient temperature: 31 ° C). Polyvinylacetate / zinc acetate, tin acetate composite nanowires can be obtained.

이후 이러한 개별 복합 나노선 몇 가닥을 사용하여 나노벨트를 얻을 수 있다. 즉, 상기 복합 나노선을, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼에 SiO2 박막을 100nm로 증착한 기판(n++ Si/SiO2) 위에, 몇 가닥 올리고, 이 결과물을 500 ~ 900 ℃에서 40분간 열처리하여 벨트화함으로써 ZnO2SnO2 나노벨트를 얻을 수 있다.The nanobelt can then be obtained using a few strands of these individual composite nanowires. That is, the composite nanowires are raised on a substrate (n ++ Si / SiO 2 ) on which a SiO 2 thin film is deposited at 100 nm on a silicon wafer over-doped with impurities, and the resultant is heat-treated at 500 to 900 ° C. for 40 minutes. By belting, ZnO 2 SnO 2 nanobelts can be obtained.

여기에 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성함으로써 트랜지스터를 구성할 수 있게 된다. The transistor can be configured by putting a mask on it and depositing 100 nm of aluminum using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode.

다음으로, Zn2SnO4 나노벨트 네트워크(매트) 기반 트랜지스터의 제조시에는, n++ Si/SiO2 기판 위에 폴리비닐아세테이트/초산아연, 초산주석 복합 나노선 100㎕를 네트워크 구조로 생성하여 올린 뒤, 열압착기로 120℃에서 0.1MPa 이상의 압력을 가하여 프레스 해줌으로써 나노벨트 구조로 만들고, 이 결과물을 500 ~ 900 ℃에서 40분간 열처리하여 나노벨트 네트워크 구조를 얻는다. 여기에 소스/드레인 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성해주면 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크 기반 트랜지스터를 만들 수 있다.Next, when fabricating a Zn 2 SnO 4 nanobelt network (matte) based transistor, 100 μl of polyvinylacetate / zinc acetate and tin acetate composite nanowires were formed on a n ++ Si / SiO 2 substrate and then raised in a network structure. The thermocompressor is pressed to a pressure of at least 0.1 MPa at 120 ° C. to form a nanobelt structure, and the resultant is heat-treated at 500 to 900 ° C. for 40 minutes to obtain a nanobelt network structure. A source / drain mask is deposited on the source / drain mask and 100 nm of aluminum is deposited using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode to form a Zn 2 SnO 4 nanobelt network-based transistor.

실시예 3 : ZnO 나노벨트 및 ZnO 나노벨트 네트워크를 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조 Example 3 Fabrication of Field Effect Transistors Using ZnO Nanobelt and ZnO Nanobelt Network

본 발명의 실시예로서 ZnO 나노벨트 및 ZnO 나노벨트 네트워크(매트)를 반도 체층으로 이용한 트랜지스터는, 폴리비닐아세테이트와 초산아연 이수화물, SiO2 게이트 절연막, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼(후면 게이트 전극으로 이용됨), 알루미늄 소소 및 드레인 전극을 이용하여 제조하였다. As an embodiment of the present invention, a transistor using a ZnO nanobelt and a ZnO nanobelt network (matte) as a semiconductor layer includes a polyvinylacetate, zinc acetate dihydrate, SiO 2 gate insulating film, and a silicon wafer (back gate electrode) overdoped with impurities. Used), aluminum source and drain electrode.

먼저, 초산아연 이수화물 3.285g(15mmol)을 DMF(Dimethylformamide) 7.5g에 녹인다. 그 후 폴리비닐아세테이트(분자량: 100만) 1.5g을 DMF 7.5g에 녹이고, 이 두 용액을 섞어서 10분간 교반해 준다. 그리고, 이 용액에 초산 1g을 넣어준 뒤 다시 5분간 교반해 준다. First, 3.285 g (15 mmol) of zinc acetate dihydrate is dissolved in 7.5 g of dimethylformamide (DMF). Then, 1.5 g of polyvinylacetate (molecular weight: 1 million) is dissolved in 7.5 g of DMF, and the two solutions are mixed and stirred for 10 minutes. Then, add 1 g of acetic acid to the solution and stir again for 5 minutes.

이렇게 준비된 용액을 20ml 주사기에 채운 뒤 서서히 분출시켜(10ul/min) 전기방사(습도: 30%, 가용전압: 11kV, 주변온도: 31℃)하면, 용매가 증발하면서 졸-겔 반응에 의해 고체 형태의 폴리비닐아세테이트/초산아연 이수화물 나노선을 얻을 수 있다.The solution thus prepared is filled into a 20 ml syringe, and slowly ejected (10 ul / min) by electrospinning (humidity: 30%, available voltage: 11 kV, ambient temperature: 31 ° C). Polyvinylacetate / zinc acetate dihydrate nanowires can be obtained.

이후 이러한 개별 복합 나노선 몇 가닥을 사용하여 나노벨트를 얻을 수 있다. 즉, 상기 나노선을, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼 위에 SiO2 박막을 100nm로 증착한 기판(n++ Si/SiO2) 위에, 몇 가닥 올리고, 이 결과물을 550℃에서 40분간 열처리하면 열처리 과정 중에 고분자들이 변형되어 게이트 절연막 위에서 퍼져나가면서 분해가 되며, 최종적인 열처리 후에 도 6의 하단 부분에서 보여지는 것처럼 ZnO 나노벨트를 얻을 수 있다. The nanobelt can then be obtained using a few strands of these individual composite nanowires. That is, a few strands of the nanowires are deposited on a substrate (n ++ Si / SiO 2 ) on which a SiO 2 thin film is deposited at 100 nm on a silicon wafer over-doped with impurities, and the resultant is heat-treated at 550 ° C. for 40 minutes. The polymers deform and decompose while spreading over the gate insulating film, and after the final heat treatment, ZnO nanobelts can be obtained as shown in the lower part of FIG. 6.

여기에 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성함으로써 트랜지스터를 구성할 수 있게 된다. 경우에 따라서는 섀도우 마스크를 사용할 수도 있고, 포토리소그래피 작업을 거쳐서 패터닝을 할 수도 있다. The transistor can be configured by putting a mask on it and depositing 100 nm of aluminum using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode. In some cases, a shadow mask may be used, or may be patterned through photolithography.

다음으로, ZnO 나노벨트 네트워크(매트) 기반 트랜지스터의 제조시에는, n++ Si/SiO2 기판 위에 폴리비닐아세테이트/초산아연 이수화물 나노선 100㎕를 네트워크 구조로 생성하여 올린 뒤, 열압착기로 120℃에서 0.1MPa 이상의 압력을 가하여 프레스 한 후, 이 결과물을 550℃에서 40분간 열처리하여 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 반도체층을 얻는다. 특히, 열압착 과정에서 나노벨트화되어 전계가 존재하는 상태에서 캐리어들의 흐름에 가장 용이한 반도체층 두께를 얻을 수 있다. 여기에 소스/드레인 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인을 형성해주면 ZnO 나노벨트 네트워크 기반 트랜지스터를 만들 수 있다. Next, in the fabrication of ZnO nanobelt network (matt) based transistors, 100 μl of polyvinylacetate / zinc acetate dihydrate nanowires were formed in a network structure on an n ++ Si / SiO 2 substrate, and then raised to 120 ° C. using a thermocompressor. After pressing at a pressure of 0.1 MPa or more at, the resultant was heat-treated at 550 ° C. for 40 minutes to obtain a metal oxide semiconductor layer having a nanobelt network structure. In particular, it is possible to obtain the thickness of the semiconductor layer which is the easiest for the flow of carriers in the presence of an electric field in the presence of an electric field in the thermal compression process. ZnO nanobelt network-based transistors can be made by placing a source / drain mask and depositing 100 nm of aluminum using an electron beam evaporator to form source electrodes and drains.

하기에 기술하는 다양한 금속산화물 반도체 나노벨트 및 나노벨트 네크워크 기반 트랜지스터의 제조에도 유사한 원리가 적용이 된다.Similar principles apply to the fabrication of the various metal oxide semiconductor nanobelts and nanobelt network based transistors described below.

실시예 4 : In2O3 나노벨트 및 In2O3 나노벨트 네트워크를 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조 Example 4 Fabrication of Field Effect Transistors Using In 2 O 3 Nano Belt and In 2 O 3 Nano Belt Network

본 발명에서 In2O3 나노벨트 및 In2O3 나노벨트 네트워크(매트)를 반도체층으로 이용한 트랜지스터는, 폴리비닐아세테이트와 염화인듐, SiO2 게이트 절연막, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼, 알루미늄 전극을 이용하여 제조하였다. In the present invention, In 2 O 3 nano-belts and In 2 O 3 nano belt network (mat), a transistor using a semiconductor layer, a polyvinyl acetate and chloride, indium, SiO 2 gate insulation film, the impurity is over-doped silicon wafer, an aluminum electrode It was prepared using.

먼저, 염화인듐 3.327g(15mmol)을 DMF(Dimethylformamide) 15g에 녹인다. 그 후 폴리비닐아세테이트(분자량: 100만) 1.5g을 염화인듐/DMF 용액에 넣어 녹인다. 이 용액에 초산 1g을 넣어준 뒤 다시 5분간 교반해 준다. First, 3.327 g (15 mmol) of indium chloride is dissolved in 15 g of dimethylformamide (DMF). Thereafter, 1.5 g of polyvinylacetate (molecular weight: 1 million) is dissolved in an indium chloride / DMF solution. Add 1 g of acetic acid to this solution and stir again for 5 minutes.

이렇게 준비된 용액을 20ml 주사기에 채운 뒤 서서히 분출시켜(10ml/min) 전기방사(습도: 30%, 가용전압: 13kV, 주변온도: 31℃)하면, 용매가 증발하면서 졸-겔 반응에 의해 고체 형태의 폴리비닐아세테이트/염화인듐 나노선을 얻을 수 있다. The solution thus prepared is filled into a 20 ml syringe and slowly ejected (10 ml / min) by electrospinning (humidity: 30%, available voltage: 13 kV, ambient temperature: 31 ° C.). The polyvinylacetate / indium chloride nanowire of can be obtained.

이후 이러한 개별 복합 나노선 몇 가닥을 사용하여 나노벨트를 얻을 수 있다. 즉, 상기 나노선을, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼 위에 SiO2 박막을 100nm 증착한 기판(n++ Si/SiO2) 위에, 몇 가닥 올리고, 이 결과물을 550℃에서 40분간 열처리하면 In2O3 나노벨트를 얻을 수 있다. The nanobelt can then be obtained using a few strands of these individual composite nanowires. That is, the nanowires, when the impurity is over the SiO 2 film on the doped silicon wafer over 100nm deposition substrate (n ++ Si / SiO 2), oligonucleotide a few strands, this results in 550 40 bungan heat treatment In 2 O 3 Nano belts can be obtained.

여기에 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스/드레인 전극을 형성함으로써 트랜지스터를 구성할 수 있다.The transistor can be constructed by putting a mask on it and depositing 100 nm of aluminum using an electron beam evaporator to form a source / drain electrode.

다음으로, In2O3 나노벨트 네트워크(매트) 기반 트랜지스터의 제조시에는, n++ Si/SiO2 기판 위에 폴리비닐아세테이트/염화인듐 나노선 100㎕를 네트워크 구조로 생성하여 올린 뒤, 열압착기로 120℃에서 0.1MPa 이상의 압력을 가하여 프레스 한 후, 이 결과물을 550℃에서 40분간 열처리하여 나노벨트 네트워크 구조를 얻는다. 여기에 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성해주면 In2O3 나노벨트 네트워크 기반 트랜지스터 를 만들 수 있다.Next, when fabricating an In 2 O 3 nanobelt network (matt) based transistor, 100 μl of polyvinylacetate / indium chloride nanowires were formed on a n ++ Si / SiO 2 substrate as a network structure, and then, 120 was heated by a thermocompressor. After pressing at a pressure of 0.1 MPa or more at 占 폚, the resultant was heat-treated at 550 占 폚 for 40 minutes to obtain a nanobelt network structure. By masking and depositing 100nm of aluminum using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode, an In 2 O 3 nanobelt network-based transistor can be made.

실시예 5 : SnO2 나노벨트 및 SnO2 나노벨트 네트워크를 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조 Example 5: Preparation of a field effect transistor using a SnO 2 and SnO 2 Nano Nano belt belt network

본 발명에서 SnO2 나노벨트 및 SnO2 나노벨트 네트워크를 반도체층으로 이용한 트랜지스터는, 폴리비닐아세테이트와 초산주석, SiO2 게이트 절연막, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼, 알루미늄 전극을 이용하여 제조하였다. A transistor SnO 2 and SnO 2 Nano Nano belt belt network in the present invention using the semiconductor layer is a polyvinyl acetate with tin acetate, SiO 2 gate insulation film, an impurity was prepared using a silicon wafer, an aluminum electrode doping excess.

먼저, 초산주석 3g을 DMF(Dimethylformamide) 7.5g에 녹인다. 그 후 폴리비닐아세테이트(분자량: 100만) 1.5g을 DMF 7.5g에 녹이고, 이 두 용액을 섞어서 10분간 교반해 준다. 이 용액에 초산 1g을 넣어준 후 다시 5분간 교반해 준다. First, 3 g of tin acetate is dissolved in 7.5 g of dimethylformamide (DMF). Then, 1.5 g of polyvinylacetate (molecular weight: 1 million) is dissolved in 7.5 g of DMF, and the two solutions are mixed and stirred for 10 minutes. Add 1 g of acetic acid to the solution and stir again for 5 minutes.

이렇게 준비된 용액을 20ml 주사기에 채운 뒤 서서히 분출시켜(10ml/min) 전기방사(습도: 30%, 가용전압: 9.5kV, 주변온도: 31℃)하면, 용매가 증발하면서 졸-겔 반응에 의해 고체 형태의 폴리비닐아세테이트/초산주석 복합 나노선을 얻을 수 있다. The solution thus prepared is filled into a 20 ml syringe and slowly ejected (10 ml / min) to electrospinning (humidity: 30%, usable voltage: 9.5 kV, ambient temperature: 31 ° C). Polyvinylacetate / tin acetate composite nanowires can be obtained.

이후 이러한 개별 복합 나노선 몇 가닥을 사용하여 나노벨트를 얻을 수 있다. 즉, 상기 복합 나노선을, 불순물이 과잉 도핑된 실리콘 웨이퍼 위에 SiO2 박막을 100nm 증착한 기판(n++ Si/SiO2) 위에, 몇 가닥 올리고, 이 결과물을 550℃에서 40분간 열처리하면 SnO2 나노벨트를 얻을 수 있다. The nanobelt can then be obtained using a few strands of these individual composite nanowires. That is, a few strands of the composite nanowires are placed on a substrate (n ++ Si / SiO 2 ) on which a SiO 2 thin film is deposited 100 nm on a silicon wafer over-doped with impurities, and the resultant is heat-treated at 550 ° C. for 40 minutes for SnO 2 nano. You can get a belt.

여기에 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성함으로써 트랜지스터를 구성할 수 있다.The transistor can be configured by putting a mask on the film and depositing 100 nm of aluminum using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode.

다음으로, SnO2 나노매트 트랜지스터의 제조시에는, n++ Si/SiO2 기판 위에 폴리비닐아세테이트/초산주석 복합 나노선 100㎕를 네트워크 구조로 생성하여 올린 뒤, 열압착기로 120℃에서 0.1MPa (0.05kgf/㎠) 이상의 압력을 가하여 프레스 한 후, 이 결과물을 550℃에서 40분간 열처리하여 나노벨트 네트워크 구조를 얻는다. 여기에 소스/드레인 마스크를 씌우고 전자빔 증착기를 이용해 알루미늄 100nm를 증착하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성해주면 SnO2 나노벨트 네트워크 기반 트랜지스터를 만들 수 있다.Next, in the production of SnO 2 nanomats transistor, 100 μl of polyvinylacetate / tin acetate composite nanowires were formed on a n ++ Si / SiO 2 substrate in a network structure, and then raised, 0.1MPa (0.05) at 120 ° C. using a thermocompressor. After pressing under a pressure of kgf / cm 2), the resultant is heat-treated at 550 ° C. for 40 minutes to obtain a nanobelt network structure. A source / drain mask can be put on it, and 100 nm of aluminum is deposited using an electron beam evaporator to form a source electrode and a drain electrode, thereby forming a SnO 2 nanobelt network-based transistor.

이하, 본 발명에 따른 전기방사를 이용하여 형성한 나노벨트, 나노벨트 네트워크(매트)를 포함하는 전계효과 트랜지스터의 특성에 대해 구체적인 결과를 바탕으로 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the field effect transistor including the nanobelt and the nanobelt network (mat) formed by using the electrospinning according to the present invention will be described based on specific results.

도 2a 및 도 2b는 고분자/금속염 복합 나노선의 전기방사 후에 보여지는 일반적인 주사전자현미경(SEM) 이미지이다. 도 2a에 나타낸 고분자/금속염 복합 나노선 네트워크에서 사용된 금속염 전구체의 종류에 따라 열처리 후에 다양한 금속산화물 나노벨트 네트워크를 제조할 수 있게 된다. 2A and 2B are typical scanning electron microscope (SEM) images shown after electrospinning of a polymer / metal salt composite nanowire. According to the type of metal salt precursor used in the polymer / metal salt composite nanowire network shown in FIG. 2A, various metal oxide nanobelt networks may be manufactured after heat treatment.

도 2a는 실시예 5를 거쳐서 제조한 금속염 전구체(초산주석)/폴리비닐아세테이트 복합 나노선 네트워크를 보여주고 있으며, 도 2b는 금속염 전구체(초산주석)/폴리비닐아세테이트 복합 나노선 네트워크를 열압착기(lamination machine)로 120 ℃에서 0.1MPa (0.05kgf/㎠) 압력을 가하여 프레스 한 후에 얻어진 SEM 사진이다. 열압착 과정에서 유리전이온도가 낮은 고분자가 부분 또는 전체적으로 용융이 되어 서로 연결된 네트워크를 형성함을 알 수 있다. Figure 2a shows a metal salt precursor (tin acetate) / polyvinylacetate composite nanowire network prepared through Example 5, Figure 2b is a metal salt precursor (tin acetate) / polyvinylacetate composite nanowire network thermocompressor ( SEM photograph obtained after pressing by applying 0.1MPa (0.05kgf / cm 2) pressure at 120 ° C with lamination machine). It can be seen that in the thermocompression bonding, the polymer having a low glass transition temperature is partially or entirely melted to form a network connected to each other.

도 2a와 도 2b는 2성분계의 SnO2/PVAc의 시스템에서 열압착 전 상태로부터 열압착 후 벨트화된 상태를 비교하여 보여주고 있다. 이러한 현상은 2성분계에서 뿐만 아니라, 3성분계, 4성분계 등 모든 시스템에 적용이 가능하다. 도 2a와 도 2b는 고분자/금속염 나노선 네트워크를 열압착함으로써 나노벨트화하는 것이 가능함을 개념적으로 보여주는 도면이다.2A and 2B show a comparison of the belted state after thermocompression from the state before thermocompression in a two-component SnO 2 / PVAc system. This phenomenon can be applied not only to two-component systems, but also to all systems such as three-component systems and four-component systems. 2A and 2B conceptually show that it is possible to nanobelt by thermocompressing a polymer / metal salt nanowire network.

도 3a는 실시예 1을 통해 제조된 InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 SEM 이미지이다. 인듐-갈륨-징크 전구체(초산아연 이수화물, 염화인듐, 염화갈륨)/폴리비닐아세테이트 복합 나노선 네트워크를 전기방사법을 이용하여 100㎕를 게이트 절연막 위에 받은 후, 열압착기(lamination machine)를 이용하여 사용된 고분자보다 높은 유리전이온도에서 열압착을 실시한다. 본 실시예에서는 120℃에서 0.1MPa(0.05kgf/㎠)의 압력을 가하여 프레스를 진행하였다. 이때, 200 ~ 600 nm의 직경(diameter)을 가졌던 복합 나노선은 열압착을 통해 나노벨트화되고, 고온열처리(400 ~ 800 ℃)를 통해 고분자가 분해가 되고 금속염이 산화가 되어서 InGaZnO4 나노벨트 네트워크(매트)를 형성하게 된다.Figure 3a is InGaZnO 4 prepared through Example 1 SEM image of the nanobelt network. An indium-gallium-zink precursor (zinc acetate dihydrate, indium chloride, gallium chloride) / polyvinylacetate composite nanowire network was subjected to 100 μl on the gate insulating film by electrospinning, and then a lamination machine was used. Thermocompression is performed at higher glass transition temperatures than the polymer used. In this embodiment, the press was applied by applying a pressure of 0.1 MPa (0.05 kgf / ㎠) at 120 ℃. In this case, the composite nanowire having a diameter of 200 to 600 nm is nanobelt through thermal compression, the polymer is decomposed through high temperature heat treatment (400 to 800 ° C.), and the metal salt is oxidized, thereby InGaZnO 4 nanobelt. It will form a network (mat).

도 3a에서 100㎕ 정도를 전기방사하고 열압착하여 열처리한 경우 약 45% 정도의 표면 커버리지(surface coverage)를 보이는 특성을 확인할 수 있었다. 따라 서 전기방사된 양을 조절하여 반도체 채널층의 실제 동작 면적을 조절할 수도 있다. 이렇게 열압착을 거쳐서 열처리된 InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 경우에도 다결정 특성을 보여주고 있으며, 열처리 온도 조건에 따라서 약 5 ~ 20 nm 정도의 크기를 가지는 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 반도체 채널을 형성할 수 있다. In FIG. 3A, when 100 μl of the electrospinning and heat treatment were performed, the surface coverage of about 45% was confirmed. Therefore, the actual operating area of the semiconductor channel layer may be adjusted by adjusting the amount of electrospinning. In the case of the InGaZnO 4 nanobelt network, which is heat-treated by thermal compression, the polycrystalline properties are also shown, and a semiconductor channel composed of nanograins or nanoparticles having a size of about 5 to 20 nm can be formed depending on the heat treatment temperature conditions. have.

특히, 사용된 금속염 전구체의 종류 및 금속염 전구체와 용융이 잘 되는 고분자의 적절한 선택을 통해 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3e에서 보는 것처럼 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크, ZnO 나노벨트 네트워크, In2O3 나노벨트 네트워크 및 SnO2 나노벨트 네트워크를 제조할 수 있다. 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3e의 나노벨트 네트워크는 각각 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 나노벨트 네트워크 제조 공정을 통해 만들어진 것이다.In particular, Zn 2 SnO 4 nanobelt network, ZnO nanobelt network, In as shown in Figures 3b, 3c, 3d and 3e through the selection of the metal salt precursor used and the appropriate selection of the metal salt precursor and the polymer that melts well 2 0 3 nanobelt networks and SnO 2 nanobelt networks can be prepared. The nanobelt networks of FIGS. 3B, 3C, 3D, and 3E are made through the nanobelt network manufacturing process of Examples 2, 3, 4, and 5, respectively.

도 4a는 실시예 1을 통해 제조된 InGaZnO4 나노벨트의 SEM 이미지이다. (초산아연 이수화물, 염화갈륨, 염화인듐)/폴리비닐아세테이트 개별 나노선을 게이트 절연막 위에 제조하게 되면, 폴리비닐아세테이트의 낮은 유리전이온도로 인해 일부 게이트 절연막 위에 퍼지는 현상이 관찰이 된다(도 6 참조). 이를 500℃ 전후의 온도로 열처리를 하게 되면, 고온에서 고분자가 분해되기 전에, 승온 과정 중에서 부분 또는 전체적으로 용융이 되어, 도 6의 하단부에 보이는 것처럼 벨트의 두께가 20 ~ 50 nm 정도, 그리고 폭이 원래의 복합 나노선보다 넓게 퍼져 약 1 ~ 3 ㎛ 정도로 형성되게 된다(본 발명에서는 이를 나노벨트라 명시함). 또한 개별 복합 나노선에도 열압착 및 열가압 과정을 거친 후 열처리 과정을 통해 개별 나노벨 트를 만드는 것도 가능하다. FIG. 4A is an SEM image of InGaZnO 4 nanobelts prepared in Example 1. FIG. (Zinc acetate dihydrate, gallium chloride, indium chloride) / polyvinylacetate When the individual nanowires are fabricated on the gate insulating film, the phenomenon of spreading on some gate insulating film due to the low glass transition temperature of the polyvinyl acetate is observed (Fig. 6). Reference). When the heat treatment is performed at a temperature of about 500 ° C., before the polymer is decomposed at a high temperature, the polymer is partially or completely melted during the temperature rising process, and the thickness of the belt is about 20 to 50 nm, and the width is as shown in the lower part of FIG. 6. It spreads wider than the original composite nanowires to form about 1 to 3 μm (in the present invention, this is referred to as nanobelt). In addition, it is also possible to make individual nanobelts through heat treatment after thermal compression and thermocompression on individual composite nanowires.

도 4a에서는 1.2㎛의 폭과 30nm의 두께를 가지는 개별 InGaZnO4 나노벨트가 형성됨을 확인할 수 있다. 특히, 이렇게 형성된 InGaZnO4 나노벨트는 기존에 보고되고 있는 레이저 애블레이션(Laser Ablation)법, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 공정법, 열증발법 등으로 제조되는 금속산화물이 단결정 특성을 보이는 것에 비해, 다결정(Polycrystalline) 구조로 구성되어 있다는 점에서 근본적인 차이가 있다. 이를 통해 금속산화물 반도체의 우수한 표면 반응성을 기대할 수 있다.In FIG. 4a, it can be seen that individual InGaZnO 4 nanobelts having a width of 1.2 μm and a thickness of 30 nm are formed. In particular, the InGaZnO 4 nanobelts thus formed have a single crystal characteristic compared to the metal oxides produced by laser ablation method, VLS (Vapor-Liquid-Solid) process, and thermal evaporation method. There is a fundamental difference in that it is composed of a polycrystalline structure. Through this, excellent surface reactivity of the metal oxide semiconductor can be expected.

도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e는 각각 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5를 통해 제조된 Zn2SnO4 나노벨트, ZnO 나노벨트, In2O3 나노벨트 및 SnO2 나노벨트의 SEM 및 광학 현미경(Confocal Microscopy) 이미지이다.4B, 4C, 4D, and 4E are Zn 2 SnO 4 nanobelts, ZnO nanobelts, In 2 O 3 nanobelts, prepared through Examples 2, 3, 4, and 5, respectively. SEM and Confocal Microscopy images of SnO 2 nanobelts.

사용된 금속염 전구체의 농도 및 전기방사 조건, 열처리 조건 등에 따라 개별 InGaZnO4 나노벨트, Zn2SnO4 나노벨트, ZnO 나노벨트, In2O3 나노벨트, 및 SnO2 나노벨트의 두께 및 폭 조절이 가능하다. 바람직하게는 두께는 20 ~ 50 nm, 나노벨트의 폭은 1 ~ 3 ㎛ 정도가 최적의 트랜지스터 특성을 위해 적절하다.The thickness and width of individual InGaZnO 4 nanobelt, Zn 2 SnO 4 nanobelt, ZnO nanobelt, In 2 O 3 nanobelt, and SnO 2 nanobelt can be adjusted depending on the concentration of metal salt precursor, electrospinning condition, and heat treatment condition. It is possible. Preferably, the thickness is 20 to 50 nm, and the width of the nano belt is about 1 to 3 μm, which is appropriate for optimal transistor characteristics.

본 발명자는 열압착과 열처리를 거쳐서 제조된 InGaZnO4 ,Zn2SnO4, ZnO, In2O3 및 SnO2 나노벨트 네트워크가 다결정 구조를 가지고 있는지를 확인해 보고, 결정상이 잘 형성되어 있는지를 확인해 보기 위해서 X-선 회절 분석을 실시하였다. The inventor of the present invention InGaZnO 4 produced by thermal compression and heat treatment X-ray diffraction analysis was performed to confirm that the Zn 2 SnO 4 , ZnO, In 2 O 3, and SnO 2 nanobelt networks have a polycrystalline structure, and that the crystal phases are well formed.

도 5a는 InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 열처리 온도 변화에 따른 X-선 세기 변화를 보이는 그래프로서, 열처리 온도 변화에 따라서 새로운 결정상이 나타나는 것을 알 수 있다. InGaZnO4는 700℃에서부터 결정 형성이 시작되는 것을 알 수 있으며, 500℃, 600℃에서 열처리 된 경우에 In2O3, Ga2O3, ZnO가 복합체로 혼합되어 있는 것임을 알 수 있다. 이렇게 상이 혼재되어 있는 경우에도 우수한 반도체 특성을 얻을 수 있다. 도 5b는 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크의 열처리 온도 변화에 따른 X-선 세기 변화를 보이는 그래프로서, 500℃에서 열처리한 SnO2, ZnO의 결정 피크와 비교해 보았을 때 열처리 온도 변화에 따라서 새로운 결정상이 나타나는 것을 알 수 있다. Zn2SnO4는 800℃에서부터 결정 형성이 시작되는 것을 알 수 있으며, 500 ~ 700 ℃에서는 ZnO, SnO2가 복합체로 혼합되어있는 것임을 알 수 있다. 이렇게 상이 혼재되어 있는 경우에도 InGaZnO4와 마찬가지로 우수한 반도체 특성을 얻을 수 있다. 도 5c, 도 5d 및 도 5e는 각각 ZnO 나노벨트 네트워크, In2O3 나노벨트 네트워크 및 SnO2 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과를 보여주고 있다. 단일상의 다결정 구조를 가진 ZnO 나노벨트 네트워크, In2O3 나노벨트 네트워크 및 SnO2 나노벨트 네트워크가 X-선 회절 결과에 근거하여 잘 형성되어 있음을 알 수 있다.Figure 5a is a graph showing the change in X-ray intensity according to the heat treatment temperature change of the InGaZnO 4 nanobelt network, it can be seen that a new crystal phase appears according to the change in the heat treatment temperature. It can be seen that InGaZnO 4 starts crystal formation at 700 ° C., and In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and ZnO are mixed as a composite when heat-treated at 500 ° C. and 600 ° C. Even when phases are mixed in this way, excellent semiconductor characteristics can be obtained. FIG. 5B is a graph showing the change of X-ray intensity according to the heat treatment temperature of Zn 2 SnO 4 nanobelt network. As compared with the crystal peaks of SnO 2 and ZnO heat-treated at 500 ° C., new crystal phases change according to the heat treatment temperature. It can be seen that it appears. It can be seen that Zn 2 SnO 4 starts crystal formation at 800 ° C., and ZnO and SnO 2 are mixed into a composite at 500 to 700 ° C. Even when the phases are mixed in this manner, excellent semiconductor characteristics can be obtained in the same manner as in InGaZnO 4 . 5C, 5D and 5E show the X-ray diffraction results of the ZnO nanobelt network, In 2 O 3 nanobelt network and SnO 2 nanobelt network, respectively. It can be seen that the ZnO nanobelt network, In 2 O 3 nanobelt network and SnO 2 nanobelt network having a single-phase polycrystalline structure are well formed based on X-ray diffraction results.

도 6은 실시예 3의 과정 중에 얻어진 초산아연 이수화물/폴리비닐아세테이트 복합 나노선이 나노벨트화되는 과정을 보여주는 SEM 사진이다. 개별 나노선을 전기방사를 통해 게이트 절연막 위에 성장시키는 경우, PVAc의 낮은 유리전이온도 특 성에 의해 중간 그림 (FIB로 절단한 후의 SEM 이미지)에서처럼 부분적인 용융이 일어나서, 타원형태로 변형이 일어나는 모습을 볼 수 있다. 또한 400 ~ 800 ℃의 열처리 과정에 있어서, 승온 과정이 천천히 일어나는 경우 PVAc의 추가적인 용융이 일어나서, 최종 열처리 후에는 도 6의 하단부에 보여지는 것처럼 나노벨트화되는 것을 확인할 수 있다. 도 6의 하단부 이미지는 FIB(Focused Ion Beam)를 통해 절단된 면의 이미지를 보여주고 있다. 이러한 나노벨트화는 승온속도의 조절을 통해 두께 및 폭의 조절이 가능하며, 또한 인위적으로 열압착 및 열가압 과정을 도입하여 줌으로써 손쉽게 개별 나노벨트를 제조하는 것이 가능하다.FIG. 6 is a SEM photograph showing the process of nanobelt of zinc acetate dihydrate / polyvinylacetate composite nanowire obtained during the process of Example 3. FIG. When the individual nanowires are grown on the gate insulating film through electrospinning, partial melting occurs as shown in the middle figure (SEM image after cutting into FIB) due to the low glass transition temperature characteristic of PVAc. can see. In addition, in the heat treatment process of 400 ~ 800 ℃, when the temperature increase process is slowly occurs, additional melting of PVAc occurs, it can be seen that after the final heat treatment is nanobelt as shown in the lower portion of FIG. The lower part image of FIG. 6 shows an image of a plane cut through a focused ion beam (FIB). The nanobelt is capable of controlling the thickness and width by controlling the temperature increase rate, and it is also possible to easily prepare individual nanobelts by introducing a thermocompression and thermopressing process.

한편, 본 발명자는 실시예를 거쳐서 제조된 다결정(Polycrystalline) 구조를 가진 금속산화물 기반의 나노벨트/나노벨트 네트워크가, 반도체 채널층으로 우수한 특성을 가짐을 증명하기 위해, 전계효과 트랜지스터를 제조하였다.On the other hand, the present inventors fabricated a field effect transistor to prove that the metal oxide-based nanobelt / nanobelt network having a polycrystalline structure prepared through the embodiment has excellent characteristics as a semiconductor channel layer.

도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 InGaZnO4 나노벨트 네트워크(나노매트)를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다. 도 7a는 550℃에서 열처리한 InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극 (VGS)의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 7b는 특정 드레인 전극 전압 (VDS)에 대해 게이트 전극 (VGS)의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 (IDS) 변화량에 대한 그래프이다. InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 1㎠/Vs이며, 문턱전압은 -9V, 서브문턱전압(subthreshold voltage)은 0.8V/decade, 점멸비는 106이다. 점멸비(On/off ratio) 106은 이상적인 트랜지스터의 동작을 위해 요구되는 조건이고, 전계효과 전자이동도도 1㎠/Vs로 비정질 실리콘의 전자이동도에 필적하는 값을 보여주고 있다. 특히, 본 발명에서 사용된 나노벨트 네트워크는 나노그레인 또는 나노입자들로 구성된 다결정 네트워크 구조임에도 불구하고 높은 전계이동도와 점멸비 특성을 얻을 수 있게 함으로써, 가스센서, 바이오센서 및 UV 디텍터(detector) 등의 응용에 있어서 탁월한 성능을 기대할 수 있다. 사용된 게이트 절연막이 유전상수가 낮은 SiO2 막이어서 구동전압은 20 V 정도이지만, 게이트 절연막을 유전상수가 높은 재료로 바꾸면 낮은 전압에서 동작하는 트랜지스터를 구현할 수 있다.7A and 7B are graphs illustrating current-voltage characteristics of a field effect transistor using an InGaZnO 4 nanobelt network (nanomat) manufactured according to Example 1 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 7A is a graph of the amount of current change according to the voltage difference between the source and the drain as the gate voltage of the InGaZnO 4 nanobelt network heat-treated at 550 ° C. is increased. As the voltage of the gate electrode V GS is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. FIG. 7B is a graph showing a change amount of current I DS of the drain and source electrodes according to the voltage change of the gate electrode V GS with respect to the specific drain electrode voltage V DS . The field effect electron mobility in the saturated region of InGaZnO 4 nanobelt network is 1cm2 / Vs, the threshold voltage is -9V, the subthreshold voltage is 0.8V / decade, and the flashing ratio is 10 6 . The on / off ratio 10 6 is a condition required for the operation of an ideal transistor, and the field effect electron mobility is 1 cm 2 / Vs, which is comparable to that of amorphous silicon. In particular, the nanobelt network used in the present invention can obtain a high electric field mobility and flashing ratio characteristics, despite the polycrystalline network structure composed of nanograins or nanoparticles, such as gas sensor, biosensor and UV detector (detector) Excellent performance can be expected in applications. The gate insulating film used is a SiO 2 film having a low dielectric constant, and thus the driving voltage is about 20 V. However, by changing the gate insulating film to a material having a high dielectric constant, a transistor operating at a low voltage can be realized.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다. 도 8a는 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크(나노매트)의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 8b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래 프이다. 800℃에서 열처리한 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 0.01㎠/Vs이며, 문턱전압은 -8V, 서브문턱전압(subthreshold voltage)은 10V/decade, 점멸비는 103이었다. 비록 전계효과 이동도 값은 0.08㎠/Vs로 낮게 형성이 되어 있지만, 우수한 포화 특성을 보여주고 있어서 가스센서의 응용시에 유해가스 (NOx, CO, HC, SOx 등)에 대한 소스-드레인 전류량의 변화 및 외부 기체에 대한 게이트 전압에 따른 전류량 변화 특성을 감지하기 때문에, 낮은 전자이동도에서도 우수한 감지 특성의 구현이 가능하다. 8A and 8B are graphs illustrating current-voltage characteristics of a field effect transistor using a Zn 2 SnO 4 nanobelt network manufactured according to Example 2 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 8A is a graph of the current variation according to the voltage difference between the source and the drain as the gate voltage of the Zn 2 SnO 4 nanobelt network (nanomat) is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. FIG. 8B is a graph showing changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the saturated region of Zn 2 SnO 4 nanobelt network heat-treated at 800 ℃ is 0.01cm2 / Vs, the threshold voltage is -8V, the subthreshold voltage is 10V / decade, and the flashing ratio is It was 10 3 . Although the field effect mobility value is set low as 0.08cm2 / Vs, it shows excellent saturation characteristics, so that the amount of source-drain current for noxious gases (NOx, CO, HC, SOx, etc.) in gas sensor applications By detecting the change in the amount of current according to the change and the gate voltage of the external gas, it is possible to realize excellent sensing characteristics even at low electron mobility.

도 9a 및 9b는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 ZnO 나노벨트 네트워크를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다. 도 9a는 ZnO 나노매트의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 9b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. ZnO 나노벨트 네트워크 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 0.015㎠/Vs이며, 문턱전압은 -3V, 서브문턱전압(subthreshold voltage)은 24.2V/decade, 점멸비는 103이었다. 특히, 나노벨트 네트워크를 이용하는 경우, 도 9a 및 도 9b의 전류-전압 그래프(Output Curve)에서 보여지듯이 나노벨트 네트워크 기반 전계효과 트렌지스터의 전류-전압 특성에서 우수한 전류 포화 특성을 얻을 수 있으며, 트랜지스터의 안정성이 크게 개선이 됨을 확인할 수 있다.9A and 9B are graphs illustrating current-voltage characteristics of a field effect transistor using a ZnO nanobelt network manufactured according to Example 3 of the present invention as a semiconductor layer. 9A is a graph of the amount of current change according to the voltage difference between the source and the drain as the gate voltage of the ZnO nanomat is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. 9B is a graph illustrating changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the ZnO nanobelt network saturation region was 0.015 cm 2 / Vs, the threshold voltage was -3V, the subthreshold voltage was 24.2V / decade, and the flashing ratio was 10 3 . In particular, when using a nanobelt network, excellent current saturation characteristics can be obtained in the current-voltage characteristics of the nanobelt network-based field effect transistors as shown in the output curves of FIGS. 9A and 9B. It can be seen that the stability is greatly improved.

도 10a 및 10b는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 In2O3 나노벨트 네트워크를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다. 도 10a는 In2O3 나노벨트 네트워크의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 10b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. In2O3 나노벨트 네트워크의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 3.0x10-5㎠/Vs이며, 문턱전압은 -13V이다. 이러한 In2O3 나노벨트 네트워크 반도체층의 열처리 조건/분위기 제어 등에 따라 월등히 개선된 특성을 기대할 수 있다.10A and 10B are graphs illustrating current-voltage characteristics of a field effect transistor using an In 2 O 3 nanobelt network manufactured according to Example 4 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 10A is a graph of the amount of current change according to the voltage difference between the source and the drain as the gate voltage of the In 2 O 3 nanobelt network is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. FIG. 10B is a graph illustrating changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the saturated region of In 2 O 3 nanobelt network is 3.0x10 -5 ㎠ / Vs and the threshold voltage is -13V. It can be expected that the improved characteristics according to the heat treatment conditions / atmosphere control of the In 2 O 3 nanobelt network semiconductor layer.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 개별 InGaZnO4(IGZO) 나노벨트를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이다. 도 11a는 InGaZnO4 나노선의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 11b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. InGaZnO4 나노벨트의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 0.1㎠/Vs이며, 문턱전압은 16V, 서브문턱전압(subthreshold voltage)은 3V/decade, 점멸비는 104이다. 전류 포화 특성이 우수하고, 4성분계의 InGaZnO4 반도체층을 이용하는 경우에 안정적인 트랜지스터 소자 동작이 이루어짐을 확인할 수 있다. 개별 금속산화물 나노벨트를 이용하는 경우에도 전계효과 전자이동도 값은 0.1㎠/Vs로 상대적으로 낮게 분포되어 있지만, 트랜지스터 구조에서 가스를 검출하는 데는 충분히 높은 전자이동도이다.11A and 11B are graphs showing current-voltage characteristics of a field effect transistor using individual InGaZnO 4 (IGZO) nanobelts manufactured according to Example 1 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 11A is a graph illustrating a change in current according to a voltage difference between a source and a drain as the gate voltage of the InGaZnO 4 nanowire is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. FIG. 11B is a graph showing changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. FIG. The field effect electron mobility in the saturation region of InGaZnO 4 nanobelt is 0.1cm2 / Vs, the threshold voltage is 16V, the subthreshold voltage is 3V / decade, and the flashing ratio is 10 4 . It can be seen that excellent current saturation characteristics and stable transistor device operation are achieved when using a four-component InGaZnO 4 semiconductor layer. Even when the individual metal oxide nanobelt is used, the field effect electron mobility value is relatively low (0.1 cm 2 / Vs), but the electron mobility is high enough to detect gas in the transistor structure.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 개별 Zn2SnO4 나노벨트를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다. 도 12a는 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 12b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. Zn2SnO4 나노선의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 0.02㎠/Vs이며, 문턱전압은 11V, 서브문턱전압은 14V/decade, 점멸비는 102이 관찰되었다.12A and 12B are graphs illustrating current-voltage characteristics of a field effect transistor using individual Zn 2 SnO 4 nanobelts manufactured according to Example 2 of the present invention as a semiconductor layer. 12A is a graph of the amount of current change according to the voltage difference between the source and the drain as the gate voltage is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. 12B is a graph illustrating changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the saturation region of Zn 2 SnO 4 nanowire was 0.02cm 2 / Vs, the threshold voltage was 11V, the subthreshold voltage was 14V / decade, and the flashing ratio was 10 2 .

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 개별 ZnO 나노벨트를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다. 도 13a는 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 13b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. ZnO 나노선의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 0.2㎠/Vs이며, 문턱전압은 17V, 서브문턱전압은 4.6V/decade, 점멸비는 5x104이 관찰되었다.13A and 13B are graphs illustrating current-voltage characteristics of a field effect transistor using individual ZnO nanobelts manufactured according to Example 3 of the present invention as a semiconductor layer. 13A is a graph of the amount of current change according to the voltage difference between the source and the drain as the gate voltage is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. FIG. 13B is a graph illustrating changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the saturation region of ZnO nanowire was 0.2cm2 / Vs, the threshold voltage was 17V, the subthreshold voltage was 4.6V / decade, and the flashing ratio was 5x10 4 .

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 개별 In2O3 나노벨트를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이다. 도 14a는 In2O3 나노벨트의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 14b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. In2O3 나노벨트의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 6.0×10-3㎠/Vs이며, 문턱전압은 -7V이다. 14A and 14B are graphs showing current-voltage characteristics of a field effect transistor using individual In 2 O 3 nanobelts manufactured according to Example 4 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 14A is a graph illustrating a change in current according to a voltage difference between a source and a drain as the gate voltage of the In 2 O 3 nanobelt increases. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. 14B is a graph showing changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the saturated region of In 2 O 3 nanobelt is 6.0 × 10 -3 cm 2 / Vs, and the threshold voltage is -7V.

지금까지는 4성분계(InGaZnO4), 3성분계(Zn2SnO4) 및 2성분계(ZnO, In2O3)로 구성된 나노벨트 기반의 트랜지스터 동작에 대해서 살펴보았다. 본 실시예에 기 초한 트랜지스터 동작 특성을 바탕으로, ZnO, In2O3 기반에 SnO2 및 Ga2O3를 구성할 수 있는 금속염을 도입하여 나노벨트를 구성한다면, 적절한 폴리머 기질과 혼합하여 InaGabZncSndOx와 같은 나노벨트 네트워크 또한 구성할 수 있다. 이때, 사용된 금속염의 당량비를 조절하여 원하는 조성비의 새로운 금속산화물을 만들 수 있다. 상기 a,b,c,d 간은 어떠한 조합도 허용될 수 있다. 예로서, InGaZnO4, Zn2SnO4, In2Zn3O6, ZnGa2O4, InGaO3 등이 가능하며, 특성 조성비 선택에 제한을 두지 않는다. Up to now, the operation of a nanobelt-based transistor composed of a four-component system (InGaZnO 4 ), a three-component system (Zn 2 SnO 4 ), and a two-component system (ZnO, In 2 O 3 ) has been described. Based on the transistor operating characteristics based on the present embodiment, if a nanobelt is formed by introducing a metal salt capable of forming SnO 2 and Ga 2 O 3 based on ZnO and In 2 O 3 , the nano belt may be mixed with an appropriate polymer substrate. Nanobelt networks such as a Ga b Zn c Sn d O x can also be constructed. At this time, by adjusting the equivalent ratio of the metal salt used, it is possible to make a new metal oxide of the desired composition ratio. Any combination between the a, b, c, and d may be allowed. For example, InGaZnO 4 , Zn 2 SnO 4 , In 2 Zn 3 O 6 , ZnGa 2 O 4 , InGaO 3, and the like may be used, and the selection of the characteristic composition ratio is not limited.

ZnO 기반이 아닌 SnO2 기반의 트랜지스터의 응용 가능성을 확인해 보기 위해 실시예 5를 거쳐서 SnO2 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 기반 트랜지스터를 구현해 보았다.In order to confirm the applicability of SnO 2 based transistors, not ZnO based SnO 2 nanobelt or nanobelt network based transistors, the present invention was implemented.

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 개별 SnO2 나노벨트 네트워크를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이다. 도 15a는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. 도 15b는 550℃에서 열처리한 SnO2 나노벨트 네트워크의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 15A and 15B are graphs showing current-voltage characteristics of a field effect transistor using an individual SnO 2 nanobelt network prepared according to Example 5 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 15A is a graph illustrating changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. FIG. 15B is a graph showing a change in current according to a voltage difference between a source and a drain as the gate voltage of the SnO 2 nanobelt network heat-treated at 550 ° C. is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect.

도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 개별 SnO2 나노벨트를 반도체층으로 이용한 전계효과 트랜지스터의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이다. 도 16a는 SnO2 나노벨트의 게이트 전압을 증가시킴에 따라 소스와 드레인 간의 전압차에 따른 전류 변화량에 대한 그래프이다. 게이트 전극의 전압을 높여줌에 따라서 전계효과에 의해 드레인 전극에서 소스 전극으로 전류량이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 16b는 특정 드레인 전극 전압에 대해 게이트 전극의 전압 변화에 따른 드레인, 소스 전극의 전류 변화량에 대한 그래프이다. SnO2 나노벨트의 포화영역에서의 전계효과 전자이동도는 0.1㎠/Vs이며, 문턱전압은 16V, 서브문턱전압(subthreshold voltage)은 3V/decade, 점멸비는 104이다. 16A and 16B are graphs showing current-voltage characteristics of a field effect transistor using individual SnO 2 nanobelts manufactured according to Example 5 of the present invention as a semiconductor layer. FIG. 16A is a graph illustrating a change in current according to a voltage difference between a source and a drain as the gate voltage of the SnO 2 nanobelt is increased. As the voltage of the gate electrode is increased, the current amount increases from the drain electrode to the source electrode due to the electric field effect. FIG. 16B is a graph illustrating changes in current of drain and source electrodes according to voltage changes of the gate electrode with respect to a specific drain electrode voltage. The field effect electron mobility in the saturation region of SnO 2 nanobelt is 0.1cm2 / Vs, the threshold voltage is 16V, the subthreshold voltage is 3V / decade, and the flashing ratio is 10 4 .

이와 같이 전기방사를 이용하여 제조된 나노벨트 또는 나노벨트 네트워크 형태의 금속산화물 반도체를 이용하여 전계효과 트랜지스터에 활용할 수 있으며, 본 실시예에서 사용된 게이트 절연막(SiO2)을 고유전율의 절연막으로 대체할 경우에는 보다 낮은 동작 전압에서 작동하는 전계효과 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이 경우에 고유전율의 절연막은 HfO2, (Ba,Sr)TiO3, Bi1 .5Zn1 .0Nb1 .5O7, Al2O3, SiN, SiON, ZrO2, YO2, Y2O3 등을 들 수 있다. 또한 상기에서 언급한 게이트 절연막의 형성은 통상의 반도체 소자 제조 공정을 이용하여 만드는 것이 가능하다. 예를 들면, 반응성 스퍼터링법(Reactive Sputtering), 화학적 기상 증착법(CVD), PLD(Pulsed Laser Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 등을 들 수 있다. In this way, the nano-belt or nano-belt network-type metal oxide semiconductor manufactured by electrospinning can be used for the field effect transistor, and the gate insulating film (SiO 2 ) used in the present embodiment is replaced with a high dielectric constant insulating film. In this case, field effect transistors can be manufactured that operate at lower operating voltages. An insulating film of a high dielectric constant in this case, the HfO 2, (Ba, Sr) TiO 3, Bi 1 .5 Zn 1 .0 Nb 1 .5 O 7, Al 2 O 3, SiN, SiON, ZrO 2, YO 2, Y there may be mentioned 2 O 3 or the like. In addition, the above-mentioned formation of the gate insulating film can be made by using a conventional semiconductor device manufacturing process. For example, reactive sputtering, chemical vapor deposition, CVD, pulsed laser deposition, atomic layer deposition, and the like can be given.

또한 본 발명을 통해 제조된 반도체층은 다결정의 나노벨트 네트워크 특성을 가지고 있기 때문에 외부 자극(가스/바이오 분자)에 대해 감지되는 저항의 변화를 통해서 고감도 센서로 응용되는 것이 가능하다. In addition, since the semiconductor layer manufactured according to the present invention has a polycrystalline nanobelt network property, the semiconductor layer may be applied as a high sensitivity sensor through a change in resistance sensed against an external stimulus (gas / biomolecule).

이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예가 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, a specific preferred embodiment according to the present invention has been described. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the above-described embodiments merely represent a part of various embodiments to which the principles of the present invention are applied. Those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 나노선 및 나노선 네트워크 형태의 금속산화물 반도체를 포함하는 전계효과 트랜지스터의 구성을 나타낸 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a structure of a field effect transistor including a metal oxide semiconductor in the form of a nanowire and a nanowire network formed according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 고분자/금속염 복합 나노선 네트워크의 주사전자현미경(SEM) 사진으로서, 주석전구체/PVAc 복합 나노선 네트워크의 사진이다.FIG. 2A is a scanning electron microscope (SEM) image of the polymer / metal salt composite nanowire network, showing a tin precursor / PVAc composite nanowire network.

도 2b는 주석전구체/PVAc 복합 나노선 네트워크를 120℃에서 0.1 MPa (0.05kgf/㎠)의 압력으로 열압착한 후의 SEM 사진이다. FIG. 2B is a SEM photograph after thermocompression bonding of the tin precursor / PVAc composite nanowire network at a pressure of 0.1 MPa (0.05 kgf / cm 2) at 120 ° C. FIG.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 SEM 사진이다.3A is a SEM photograph of a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크의 광학 현미경(confocal microscope) 사진이다.3B is an optical microscope photograph of a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention.

도 3c는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 산화아연(ZnO) 나노벨트 네트워크의 광학 현미경 사진이다. 3C is an optical micrograph of a polycrystalline zinc oxide (ZnO) nanobelt network prepared according to an embodiment of the invention.

도 3d는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 In2O3 나노벨트 네트워크의 광학 현미경 사진이다.3D is an optical micrograph of a polycrystalline In 2 O 3 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention.

도 3e는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트 네트워크의 광학 현미경 사진이다. 3E is an optical micrograph of a polycrystalline SnO 2 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트의 SEM 사진이다. 4A is a SEM photograph of a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트의 광학 현미경 사진이다. 4B is an optical micrograph of a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4c는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 ZnO 나노벨트의 SEM 사진이다. 4c is a SEM photograph of a polycrystalline ZnO nanobelt prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4d는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 In2O3 나노벨트의 광학 현미경 사진이다. 4D is an optical micrograph of a polycrystalline In 2 O 3 nanobelt prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4e는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트의 광학 현미경 사진이다. 4E is an optical micrograph of a polycrystalline SnO 2 nanobelt prepared according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과를 나타낸 도면으로서, 열처리 온도를 500℃에서 800℃까지 변화시켜 가면서 찍은 회절 피크(pick)들이 관찰된다.FIG. 5A is a diagram illustrating X-ray diffraction results of a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention, in which diffraction peaks taken while changing the heat treatment temperature from 500 ° C. to 800 ° C. are observed. .

도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과를 나타낸 도면으로서, 열처리 온도를 500℃에서 900℃까지 변화시켜 가면서 찍은 회절 피크들이 관찰된다. ZnO와 SnO2 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과가 참고로 함께 표시되어 있다.FIG. 5B is a diagram illustrating X-ray diffraction results of a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention, in which diffraction peaks taken while changing the heat treatment temperature from 500 ° C. to 900 ° C. are observed. X-ray diffraction results of ZnO and SnO 2 nanobelt networks are shown together for reference.

도 5c는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 ZnO 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과를 나타낸 도면이다.5c is a diagram showing the X-ray diffraction results of the polycrystalline ZnO nanobelt network prepared according to the embodiment of the present invention.

도 5d는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 In2O3 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과를 나타낸 도면이다. 5d is a diagram showing the X-ray diffraction results of the polycrystalline In 2 O 3 nanobelt network prepared according to the embodiment of the present invention.

도 5e는 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트 네트워크의 X-선 회절 결과를 나타낸 도면이다. Figure 5e is a diagram showing the X-ray diffraction results of the polycrystalline SnO 2 nanobelt network prepared in accordance with an embodiment of the invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 금속산화물 (ZnO) 반도체 나노선이 열처리된 후에 나노벨트화되는 과정을 FIB(Focused Ion Beam)를 이용하여 관찰한 SEM 사진이다. 본 이미지는 ZnO 나노벨트의 형성과정을 보여주고 있다.FIG. 6 is a SEM photograph of a process of nanobelt-forming a metal oxide (ZnO) semiconductor nanowire manufactured according to an embodiment of the present invention after heat treatment using FIB (Focused Ion Beam). This image shows the formation of ZnO nanobelt.

도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 7A is a diagram illustrating I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 7b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 7B is a diagram showing I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 8A illustrates I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 8B is a diagram showing I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor prepared using a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 ZnO 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 9A is a diagram illustrating I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline ZnO nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 9b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 ZnO 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 9B is a diagram showing I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline ZnO nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따라 열압착 과정을 거쳐 제조된 다결정 In2O3 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 10A illustrates I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline In 2 O 3 nanobelt network prepared through a thermocompression bonding process as an active layer according to an embodiment of the present invention.

도 10b는 본 발명의 실시예에 따라 열압착 과정을 거쳐 제조된 다결정 In2O3 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 10B is a diagram illustrating I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor prepared using a polycrystalline In 2 O 3 nanobelt network prepared through a thermocompression bonding process as an active layer according to an embodiment of the present invention.

도 11a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면 이다.FIG. 11A illustrates I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt manufactured as an active layer according to an embodiment of the present invention.

도 11b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 InGaZnO4 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 11B is a diagram showing I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline InGaZnO 4 nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 12a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.12A is a diagram showing I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 12b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 Zn2SnO4 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.12B is a diagram showing I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline Zn 2 SnO 4 nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 13a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 ZnO 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 13A illustrates I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline ZnO nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 13b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 ZnO 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 13B is a diagram showing I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline ZnO nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 14a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 In2O3 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이 다.FIG. 14A illustrates I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline In 2 O 3 nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 14b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 In2O3 나노벨트를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 14B is a diagram illustrating I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline In 2 O 3 nanobelt manufactured according to an embodiment of the present invention as an active layer. FIG.

도 15a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS (Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 15A is a diagram illustrating I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline SnO 2 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 15b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 15B is a diagram illustrating I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline SnO 2 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 16a는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VDS(Output) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 16A illustrates I DS -V DS (Output) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline SnO 2 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer.

도 16b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다결정 SnO2 나노벨트 네트워크를 활성층으로 하여 제조된 트랜지스터의 IDS-VGS(Transfer) 전류-전압 특성을 보여주는 도면이다.FIG. 16B is a diagram illustrating I DS -V GS (Transfer) current-voltage characteristics of a transistor manufactured using a polycrystalline SnO 2 nanobelt network prepared according to an embodiment of the present invention as an active layer. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 전계효과 트랜지스터 10: field effect transistor

11 : 기판11: substrate

12 : 게이트 전극12: gate electrode

13 : 절연막 13: insulating film

14a : 금속산화물 반도체 나노벨트14a: metal oxide semiconductor nano belt

14b: 금속산화물 반도체 나노벨트 네트워크 14b: Metal Oxide Semiconductor Nanobelt Network

15a : 소스 전극 15a: source electrode

15b: 드레인 전극15b: drain electrode

Claims (30)

기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속산화물 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 전계효과 트랜지스터에 있어서,In the field effect transistor comprising a substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a metal oxide semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, 상기 금속산화물 반도체층이, The metal oxide semiconductor layer, 나노그레인 또는 나노입자로 구성되어 있으면서 개별 나노선이 압착된 다결정 나노벨트 구조 또는 나노선 네트워크가 압착된 다결정 나노벨트 네트워크 구조를 가진 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물층을 반도체층으로 하는 전계효과 트랜지스터.The semiconductor layer includes a polycrystalline metal oxide layer comprising a thin metal oxide layer composed of nanograins or nanoparticles and having a polycrystalline nanobelt structure in which individual nanowires are compressed or a polycrystalline nanobelt network structure in which a nanowire network is compressed. Field effect transistor. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층은 0.5 ~ 3 ㎛의 폭과 20 ~ 100 nm의 두께를 가지는 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The method of claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a thin metal oxide layer of a nano belt structure or nano belt network structure having a width of 0.5 ~ 3 ㎛ and a thickness of 20 ~ 100 nm using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer Field effect transistor. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층은 1 ~ 3 ㎛의 폭과 20 ~ 50 nm의 두께를 가지는 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스 터.The method according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a thin metal oxide layer of the nano belt structure or nano belt network structure having a width of 1 to 3 ㎛ and a thickness of 20 to 50 nm using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer Field effect transistor. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층은 5 ~ 20 nm 크기의 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect using the polycrystalline metal oxide semiconductor layer of claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a thin metal oxide layer having a nanobelt structure or nanobelt network structure composed of nanograins or nanoparticles having a size of 5 to 20 nm. transistor. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층이 ZnO를 포함하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a metal oxide thin layer having a nanobelt structure or a nanobelt network structure including ZnO. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층이 SnO2를 포함하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a metal oxide thin layer having a nanobelt structure or a nanobelt network structure including SnO 2 . 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층이 In2O3를 포함하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a metal oxide thin layer having a nanobelt structure or a nanobelt network structure including In 2 O 3 . 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층이 Zn2SnO4를 포함하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a metal oxide thin layer having a nanobelt structure or a nanobelt network structure including Zn 2 SnO 4 . 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층이 InaGabZncSndOx(0≤a,b,c,d)를 포함하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조이고, 금속염의 당량비를 조절하여 원하는 조성비의 금속산화물로 형성된 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The method according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a nanobelt structure or nanobelt network structure comprising In a Ga b Zn c Sn d O x (0≤a, b, c, d), the equivalent ratio of the metal salt A field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, characterized in that formed by forming a metal oxide of a desired composition ratio. 청구항 9에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층이 InGaZnO4, In2Zn3O6, Zn2SnO4, ZnGa2O4, InGaO3, In2O3 및 Ga2O3 중 1종 또는 2종 이상의 금속산화물을 포함 하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The method of claim 9, wherein the metal oxide semiconductor layer is one or two or more of InGaZnO 4 , In 2 Zn 3 O 6 , Zn 2 SnO 4 , ZnGa 2 O 4 , InGaO 3 , In 2 O 3 and Ga 2 O 3 A field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, characterized in that the metal oxide thin layer of the nano belt structure or nano belt network structure comprising a metal oxide. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층은 Al 및 Ga 중 적어도 하나의 원소가 도핑된 ZnO를 포함하여 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The polycrystalline metal oxide semiconductor layer of claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a nanobelt structure or a thin metal oxide layer having a nanobelt network structure including ZnO doped with at least one of Al and Ga. Field effect transistor. 청구항 1에 있어서, 상기 금속산화물 반도체층은 ZnRh2O4, SrCu2O2 또는 CuO의 p-형 금속산화물로 이루어진 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The polycrystalline metal oxide of claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer is a nanobelt structure or a thin metal oxide layer having a nanobelt network structure composed of a p-type metal oxide of ZnRh 2 O 4 , SrCu 2 O 2, or CuO. Field effect transistor using a semiconductor layer. 청구항 1에 있어서, 상기 게이트 절연막은 SiO2, HfO2, (Ba,Sr)TiO3, Bi1 .5Zn1 .0Nb1 .5O7, Al2O3, SiN, SiON, ZrO2, YO2 및 Y2O3 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The method according to claim 1, wherein the gate insulating film SiO 2, HfO 2, (Ba , Sr) TiO 3, Bi 1 .5 Zn 1 .0 Nb 1 .5 O 7, Al 2 O 3, SiN, SiON, ZrO 2, A field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, characterized in that any one of YO 2 and Y 2 O 3 . 청구항 1에 있어서, 상기 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극은 Al, Au, Cr, Ti, Pt 또는 ITO(In doped SnO2) 전극인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor of claim 1, wherein the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are Al, Au, Cr, Ti, Pt, or ITO (In doped SnO 2 ) electrodes. 청구항 1에 있어서, 기판 / 게이트 전극 / 게이트 절연막 / 금속산화물 반도체층 / 소스 전극 및 드레인 전극 순의 적층 구조로 된 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 1, wherein the substrate / gate electrode / gate insulating film / metal oxide semiconductor layer / source electrode and drain electrode are laminated in this order. 청구항 1에 있어서, 기판 / 게이트 전극 / 게이트 절연막 / 소스 전극 및 드레인 전극 / 금속산화물 반도체층 순의 적층 구조로 된 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터.The field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 1, wherein the substrate / gate electrode / gate insulating film / source electrode and drain electrode / metal oxide semiconductor layer are stacked in this order. 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속산화물 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된 전계효과 트랜지스터의 제조방법에 있어서,In the method of manufacturing a field effect transistor comprising a substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a metal oxide semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, 게이트 전극이 형성된 기판에서 게이트 절연막을 형성하고, 이후 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한 뒤 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 다결정 나노벨트 구조 또는 다결정 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 형성하거나, 나노그레인 또는 나노입자로 구성된 다결정 나노벨트 구조 또는 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 형성한 뒤 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하되,A gate insulating film is formed on the substrate on which the gate electrode is formed, and then a source electrode and a drain electrode are formed, and then a semiconductor layer having a polycrystalline nanobelt structure or a polycrystalline nanobelt network structure composed of nanograins or nanoparticles, or nanograins or nanoparticles is formed. After forming the semiconductor layer of the polycrystalline nano belt structure or nano belt network structure consisting of particles to form a source electrode and a drain electrode, 상기 다결정 나노벨트 구조 또는 다결정 나노벨트 네트워크 구조의 반도체층을 형성하는 과정은, Forming the semiconductor layer of the polycrystalline nano belt structure or polycrystalline nano belt network structure, 고분자와 금속염 전구체를 포함하는 혼합 용액을 방사하여 상기 고분자와 금속염 전구체가 혼합된 개별 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 생성하는 단계와;Spinning a mixed solution comprising a polymer and a metal salt precursor to produce an individual composite nanowire or a composite nanowire network in which the polymer and the metal salt precursor are mixed; 상기 고분자/금속염 복합 나노선 또는 복합 나노선 네트워크를 열압착 또는 열가압하여 나노벨트화하는 단계와;Nanobeltting the polymer / metal salt composite nanowire or composite nanowire network by thermocompression or thermocompression; 이후 열처리를 실시하여 고분자가 제거되고 금속염이 산화되도록 함으로써, 개별 복합 나노선이 압착된 다결정 나노벨트 구조의 금속산화물 박층, 또는 복합 나노선 네트워크가 압착된 다결정 나노벨트 네트워크 구조의 금속산화물 박층을 형성하는 단계;Thereafter, heat treatment is performed to remove the polymer and oxidize the metal salt, thereby forming a thin metal oxide layer of the polycrystalline nanobelt structure in which the individual composite nanowires are compressed, or a thin metal oxide layer of the polycrystalline nanobelt network structure in which the composite nanowire network is compressed. Making; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.Method of manufacturing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer comprising a. 청구항 17에 있어서, 상기 금속염 전구체는 상기 열처리를 통해 ZnO, SnO2, InGaZnO4, Zn2SnO4, In2Zn3O6, ZnGa2O4, InGaO3, In2O3 또는 Ga2O3을 구성할 수 있는 전구체, 혹은 Al 및 Ga 중 적어도 하나의 원소가 도핑된 ZnO을 구성할 수 있는 전구체, 혹은 ZnRh2O4, SrCu2O2 또는 CuO의 p-형 금속산화물을 구성할 수 있는 전구체인 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.The method according to claim 17, The metal salt precursor is ZnO, SnO 2 , InGaZnO 4 , Zn 2 SnO 4 , In 2 Zn 3 O 6 , ZnGa 2 O 4 , InGaO 3 , In 2 O 3 or Ga 2 O 3 through the heat treatment A precursor capable of constituting ZnO or a precursor capable of constituting ZnO doped with at least one of Al and Ga, or a p-type metal oxide of ZnRh 2 O 4 , SrCu 2 O 2, or CuO A method for producing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, characterized in that the precursor. 청구항 18에 있어서, 상기 ZnO를 구성할 수 있는 금속염 전구체로 초산아연 이수화물을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.19. The method of manufacturing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 18, wherein zinc acetate dihydrate is used as the metal salt precursor capable of forming ZnO. 청구항 18에 있어서, 상기 In2O3를 구성할 수 있는 금속염 전구체로 염화인듐을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.The method according to claim 18, wherein indium chloride is used as the metal salt precursor capable of constituting the In 2 O 3 . 청구항 18에 있어서, 상기 SnO2를 구성할 수 있는 금속염 전구체로 초산주석을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.19. The method of manufacturing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 18, wherein tin acetate is used as the metal salt precursor capable of forming SnO 2 . 청구항 18에 있어서, 상기 Zn2SnO4를 구성할 수 있는 금속염 전구체로 초산아연 및 초산주석을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.19. The method of claim 18, wherein zinc acetate and tin acetate are used as metal salt precursors that may form Zn 2 SnO 4 . 청구항 18에 있어서, 상기 InGaZnO4를 구성할 수 있는 금속염 전구체로 염화인듐, 염화갈륨 및 초산아연 이수화물을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.19. The method of manufacturing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer according to claim 18, wherein indium chloride, gallium chloride and zinc acetate dihydrate are used as metal salt precursors that can form the InGaZnO 4 . 청구항 17에 있어서, 상기 고분자는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리스티렌(PS) 중 선택된 1종의 단일화합물 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the polymer is polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinylacetate (PVAc), polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS) A method for producing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, characterized by using a compound or a mixture of two or more thereof. 청구항 17에 있어서, 상기 열압착 또는 열가압은 사용된 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 압력을 가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the thermocompression or thermocompression is performed by applying a pressure at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer used. 청구항 25에 있어서, 상기 고분자는 폴리비닐아세테이트이고, 120℃의 온도에서 0.1 MPa (0.05kgf/㎠) 이상의 압력을 가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.The method of claim 25, wherein the polymer is polyvinylacetate and is applied by applying a pressure of at least 0.1 MPa (0.05 kgf / cm 2) at a temperature of 120 ° C. 27. . 청구항 17에 있어서, 상기 열처리는 400 ~ 800 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.The method of claim 17, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 400 ° C. to 800 ° C. 18. 청구항 17에 있어서, 상기 고분자와 금속염 전구체를 포함하는 혼합 용액을 전기방사(electro-spinning), 멜트블로운(melt-blown), 플래쉬방사(flash spinning) 또는 정전멜트블로운(electrostaticmelt-blown)에 의하여 방사하는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.The method of claim 17, wherein the mixed solution comprising the polymer and the metal salt precursor is subjected to electrospinning, melt-blown, flash spinning or electrostaticmelt-blown. A method for manufacturing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, characterized in that the radiation by. 청구항 17에 있어서, 상기 고분자와 금속염 전구체를 포함하는 혼합 용액은 고분자와 금속염 전구체를 물, 에탄올, THF(Tetrahydrofuran), DMF(Dimethylformamide), DMAc(Dimethylacetamide), 톨루엔(Toluene) 중 선택된 용매에 용해시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터의 제조방법.The method of claim 17, wherein the mixed solution containing the polymer and the metal salt precursor is dissolved in a solvent selected from water, ethanol, THF (Tetrahydrofuran), DMF (dimethylformamide), DMAc (dimethylacetamide), toluene (Toluene) A method for producing a field effect transistor using a polycrystalline metal oxide semiconductor layer, which is obtained. 청구항 1에서 청구항 16 중 어느 한 항의 다결정 금속산화물 반도체층을 이용한 전계효과 트랜지스터를 포함하여 구성되는 센서 소자.The sensor element including the field effect transistor using the polycrystalline metal oxide semiconductor layer of any one of Claims 1-16.
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