KR20110020442A - 그래핀 전극과 유기물/무기물 복합소재를 사용한 전자 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

나노 입자가 포함된 고분자 박막을 형성하고 그래핀을 전극으로 활용하여 소자의 성능을 향상시킨 전자 소자 및 그 제조 방법을 제시한다. 본 발명에 따른 전자 소자는 나노 입자가 포함된 고분자 박막과, 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 상기 고분자 박막 상에 부착시켜 형성한 전극을 포함한다. 본 발명에 따른 전자 소자 제조 방법에서는 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 시트 형상의 그래핀 박막을 제작하고, 나노 입자가 분산된 고분자 용액을 준비한다. 소자용 기판 위에 이 나노 입자가 분산되어 있는 고분자 용액을 스핀 코팅하고 건조시켜 나노 입자가 포함된 고분자 박막을 형성한다. 그리고 나서 고분자 박막 상에 시트 형상의 그래핀 박막을 부착하여 전극을 형성한다.

Description

그래핀 전극과 유기물/무기물 복합소재를 사용한 전자 소자 및 그 제조 방법{Electronic device utilizing graphene electrodes and organic/inorganic hybrid composites and method for manufacturing the same}
본 발명은 전자 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기물/무기물 복합소재를 메모리층, 광기전력층 혹은 발광층으로 사용하는 전자 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서는 전하의 저장 상태 차이에 따른 전류 크기 차이로 정보를 저장하고 판독하는 메모리 소자, 전기를 빛으로 바꾸거나 빛을 전기로 바꾸는 전자 소자, 예컨대 전기를 빛으로 바꾸는 발광 소자, 빛을 전기로 바꾸는 태양 전지(solar cell), 광검출기(photodetector) 등을 통틀어 전자 소자라고 부르기로 한다.
그래핀(graphene)은 탄소 원자들이 그래파이트와 같이 2차원으로 결합되어 구성된 물질이며, 그래파이트와는 달리 단층 또는 2 ~ 3층으로 아주 얇게 형성되어 있다. 이러한 그래핀은 유연하고 전기 전도도가 매우 높으며 투명하기 때문에 투명하고 휘어지는 전극으로 사용하거나, 전자 소자에서 전자 수송층과 같은 전자 전송 물질로 활용하려는 연구가 진행되고 있다.
그래핀은 특히 태양 전지 또는 광검출기와 같이 빛을 받아 이를 전기로 전환하는 광기전력(photovoltaic) 원리를 이용하는 전자 소자의 전자 수송층 및 투명 전극으로서 크게 주목 받고 있다. 전자 소자의 투명 전극으로는 ITO(Indium Tin Oxide)가 가장 널리 사용되고 있으나, 주재료인 인듐(In)의 가격 상승 및 고갈 가능성으로 인해 제조 비용이 높아지고 있으며, 유연성이 없기 때문에 휘어지는 소자에 적용하기 곤란한 점이 있다.
기존에 투명 전극용 그래핀 박막을 제작하는 방법은 촉매를 이용해 그래파이트를 정제하여 박막으로 제작하는 방법과 산화 그래핀을 이용한 습식 방법으로 나뉜다. 그래파이트를 정제하여 그래핀 박막을 제작하는 방법은 기판 위에 부착된 그래파이트 위에 촉매를 입힌 후 고분자를 그 위에 덮고 열처리하여 그래파이트로부터 그래핀을 얻은 다음 기판을 제거하여 그래핀 박막을 얻는 것이다. 산화 그래핀을 이용한 습식 방법은 그래핀을 산화시킨 후 용액 속에 섞어 분산시킨 뒤 이를 스핀 코팅을 통해 전극 또는 전자 수송층으로 직접 형성하는 것이다.
그래파이트와 촉매를 사용하는 방법은 고품질의 그래핀 박막을 얻을 수 있으나 공정 과정이 다소 복잡하다. 산화시킨 그래핀을 사용하는 방법은 스핀 코팅과 같은 일반적인 고분자 공정을 사용할 수 있기 때문에 공정 과정이 간단하고 쉽게 대면적의 그래핀 박막을 형성할 수 있으며 그래핀 박막 또는 그래핀-고분자 혼합물과 같이 다른 물질에 섞여 있는 형태로 제조가 가능할 뿐만 아니라 그래파이트를 정제하는 방법에 비해 간단하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 산화된 그래핀을 사 용하기 때문에 순수한 그래핀을 사용하는 경우에 비해 전기적 특성이 떨어지며, 단일 박막이 아닌 작은 조각으로 나뉘어 형성되기 때문에 투명 전극으로서의 특성은 기존의 ITO에 비해 떨어진다.
기존의 방법으로 형성한 그래핀은 대부분 태양 전지 및 발광 소자의 투명 전극에 한정되어 사용되고 있으며, 광검출기와 같은 다른 전자 소자에 활용하는 연구는 진행되고 있지 않다. 또한 많은 연구가 진행되어 왔음에도 불구하고 태양 전지 및 발광 소자에서의 그래핀 전극의 성능은 ITO에 비해 떨어진다는 문제점을 가지고 있다.
한편, 나노 입자가 포함된 고분자 박막과 같이 유기물과 무기물의 복합소재를 전자 소자의 메모리층, 광기전력층 혹은 발광층으로 사용하려는 연구가 진행되고 있는데, 기존의 방법은 나노 입자를 형성하는 과정이 매우 복잡하고 나노 입자의 종류가 한정되어 있어 응용에 한계가 있다는 단점을 가지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기적 특성이 우수한 그래핀 전극과 유기물/무기물 복합소재를 갖는 전자 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전기적 특성이 우수한 그래핀을 전극으로 사용하여 유기물/무기물 복합소재를 사용하는 전자 소자를 보다 간단하고 저렴하게 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전자 소자는, 나노 입자가 포함된 고분자 박막, 및 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 상기 고분자 박막 상에 부착시켜 형성한 전극을 포함하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전자 소자 제조 방법은, 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 시트 형상의 그래핀 박막을 제작하는 단계; 나노 입자가 분산된 고분자 용액을 준비하는 단계; 소자용 기판 위에 상기 나노 입자가 분산되어 있는 고분자 용액을 스핀 코팅하는 단계; 상기 스핀 코팅된 고분자 용액을 건조시켜 나노 입자가 포함된 고분자 박막을 형성하는 단계; 및 상기 고분자 박막 상에 상기 그래핀 박막을 부착하여 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 그래핀 박막을 제작하는 단계는, SiO2 기판 위에 그래핀을 증착하는 단계; 및 상기 SiO2 기판과 그래핀을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 SiO2 기판 위에 그래핀을 증착하는 단계는 Ni이 증착된 SiO2 기판 상에 CH4 가스와 수소-아르곤 혼합 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 SiO2 기판과 그래핀을 분리하는 단계는, 그래핀이 증착된 SiO2 기판을 HF 용액과 Ni 식각액에 순차적으로 넣어 SiO2 및 Ni을 식각하여 그래핀을 박막 형태로 추출하는 것일 수 있다.
상기 나노 입자가 분산된 고분자 용액을 준비하는 단계는, DMF(N,N-Dimethylformamide)에 금속 아세테이트 디하이드레이트(acetate dihydrate)를 용해 시켜 혼합 용액을 형성하는 단계; 상기 혼합 용액을 가열한 후, 가열 온도를 단계적으로 낮추어 나노 입자를 형성하는 단계; 및 상기 나노 입자가 형성된 혼합 용액에 고분자 물질을 혼합하여 고분자 용액을 만드는 단계를 포함할 수 있다.
상기 그래핀 박막을 제작하는 단계는, 그래파이트화 금속막이 형성된 기판을 챔버 내에 장입한 다음, 상기 챔버 내에서 상기 그래파이트화 금속막 및 기판 중 적어도 어느 하나에 전류를 흘려 그 때의 전열 효과에 의해 상기 그래파이트화 금속막을 가열하고, 상기 그래파이트화 금속막이 가열되는 상태에서 상기 챔버 내에 기상 탄소 공급원을 공급하여 상기 그래파이트화 금속막 안에 탄소 성분을 고용시킨 후, 상기 전류의 양을 조절하여 상기 그래파이트화 금속막을 제어된 속도로 냉각시킴으로써 상기 고용시킨 탄소 성분으로부터 상기 그래파이트화 금속막 표면에 그래핀을 석출시키고, 산처리에 의해 상기 그래파이트화 금속막을 제거함으로써, 석출된 그래핀을 상기 기판으로부터 분리하는 것일 수 있다.
이 때, 상기 기상 탄소 공급원은 CH4 가스를 포함할 수 있으며, 상기 기상 탄소 공급원과 함께 수소를 더 공급할 수도 있다. 상기 기상 탄소 공급원을 공급할 때에 상기 그래파이트화 금속막의 가열 온도는 600 내지 1000℃일 수 있고, 상기 그래핀을 석출시킬 때에 상기 그래파이트화 금속막의 냉각 속도는 초당 1 ~ 50℃일 수 있다. 상기 그래파이트화 금속막은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자 소자가 그래핀 전극을 갖게 됨에 따라 우수한 전기적 성능을 기대할 수 있다. 특히 그래핀 전극은 시트 형상의 그래핀 박막을 고분자 박막에 부착하여 형성시킨 것이기 때문에 고분자 박막의 열화가 없어 소자의 성능이 우수하다.
특히 그래핀 박막은 그래파이트화 금속막 및 기판 중 적어도 어느 하나에 전류를 흘려 그 때의 전열 효과에 의해 그래파이트화 금속막을 가열하는, 열저항가열방식(joule heating)을 이용하여 형성할 수 있다. 흘려주는 전류에 의해 형성되는 전기장은 그래파이트화 금속막의 입자 사이즈를 크게 하여 그 표면을 매우 평탄하게 만들므로 보다 고품질의 그래핀 박막을 얻을 수 있게 한다.
열저항가열방식을 이용하면 그래핀 공정 과정의 가장 마지막인 냉각 단계에서 전류량 제어에 따른 발열량을 정확히 제어할 수 있어 정확히 원하는 냉각 속도로 냉각을 할 수 있게 된다. 이것은 형성되는 그래핀의 품질을 조절하는 데 가장 중요한 요소이다. 또한, 저항 히터나 램프의 복사열에 의해 간접적으로 기판을 가열하는 방법이 아니라 열저항가열방식에 의하여 직접 가열하는 방식이므로 히터 디자인 변경 등이 필요하지 않아 저비용으로 대면적화에 유리하다.
본 발명 제조 방법에 따르면, 금속 아세테이트 디하이드레이트와 DMF를 혼합하고 열처리하는 공정만으로 100℃ 이하에서 화학적인 방법을 통해 간단하게 나노 입자의 형성이 가능하므로 고가의 장비가 필요없게 되고 공정이 간단하게 된다. 형성된 나노 입자는 그 크기가 균일하고 밀도가 매우 높다. 또한, 금속 아세테이트 디하이드레이트 형태로 존재하는 금속의 나노 입자를 형성할 수 있으므로 나노 입자의 종류가 다양하여 응용 분야가 넓다. 이렇게 형성된 나노 입자와 고분자 물질을 섞어 스핀 코팅을 통해 박막 형태로 형성하면 나노 입자를 포함하는 고분자 박막을 이용해 전자 소자의 메모리층, 광기전력층 또는 발광층을 제작하는 과정이 매우 간단해진다.
한편, 형성된 고분자 박막 위에는 금속 전극 대신 시트 형상의 그래핀 박막을 전극으로 사용하기 때문에 전극 형성을 위한 금속 증착 과정에서 발생하는 금속 불순물의 침투 및 고온 공정에 의한 고분자 박막의 손상에 의한 전기적 특성 저하를 최소화하여 소자의 성능 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 그래핀 박막을 고분자 박막 위에 부착하는 것만으로 간단히 전극을 형성할 수 있으며 별도의 공정없이 반데르발스 힘을 이용하여 부착하므로 메모리층, 광기전력층 또는 발광층과 같이 소자의 주요 부분을 담당하는 유기물/무기물 복합소재에서 고분자 박막의 손상이 없고, 이 그래핀 전극은 높은 부착력을 가지므로 전자 소자는 기계적으로 높은 강도를 가지게 된다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명에서 제시하는 소자는 그래핀을 투명 전극으로 사용하고 유기물/무기물 복합 재료를 사용하는 새로운 구조의 전자 소자이다. 도 1은 그러한 전자 소자의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전자 소자(100)는 소자용 기판(10) 상에 하부 전극(20), 정공 수송층(30), 나노 입자(40)가 포함된 고분자 박막(50)으로 이루어진 복합층(60), 그리고 상부 전극(70)이 형성되어 있다. 여기서 정공 수송층(30)은 생략 가능하며 각 층 사이에 필요한 다른 층, 예컨대 복합층(60)과 상부 전극(70) 사이에 전자 수송층, 이 더 형성되어 있을 수 있다. 상부 전극(70)은 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 얻어진 시트 형상의 그래핀 박막을 고분자 박막(50) 상에 부착시켜 형성한 전극임에 특징이 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 전자 소자의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 소자(200)는 소자용 기판(110) 상에 나노 입자(140)가 포함된 고분자 박막(150)으로 이루어진 복합층(160), 그리고 고분자 박막(150) 상에 형성된 제1 전극(170)과 제2 전극(180)을 포함한다. 여기서 기판(110)과 복합층(160) 사이에 도 1의 정공 수송층(30)과 같은 정공 수송층이 개재될 수 있으며, 마찬가지로 각 층 사이에 필요한 다른 층이 더 형성되어 있을 수 있다. 여기서도 제1 전극(170)과 제2 전극(180)은 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 얻어진 시트 형상의 그래핀 박막을 고분자 박막(150) 상에 부착시켜 형성한 전극임에 특징이 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 전자 소자는 도 1에서와 같이 소자용 기판(10)에 서부터 적층이 시작되어 하부 전극(20)과 상부 전극(70) 사이에 유기물/무기물 복합층(60)이 개재되어 전자가 소자용 기판(10)에 수직하게 이동하는 수직형(vertical) 소자, 또는 도 2에서와 같이 소자용 기판(110)에서부터 적층이 시작되지만 제1 전극(170)과 제2 전극(180)이 복합층(160) 위에 나란하게 형성됨으로써 전자가 소자용 기판(110)에 평행하게 이동하는 수평형(planar) 소자로 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전자 소자는 전자 소자를 구성하는 각 층의 페르미 레벨 등을 고려한 물질 선택, 적절한 전기적 동작을 위한 회로 구성 등의 변경을 통해 메모리 소자, 태양 전지, 광검출기 혹은 발광 소자로 구현할 수 있으므로, 나노 입자(40, 140)를 포함하는 고분자 박막(50, 150)으로 이루어진 복합층(60, 160)은 메모리 소자의 메모리층, 태양 전지와 광검출기의 광기전력층, 그리고 발광 소자의 발광층으로서 기능할 수 있다.
소자용 기판(10, 110)은 유리(glass), 석영(quartz), Al2O3 , SiC 등의 투명한 무기물 기판, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PS(폴리스티렌), PI(폴리이미드), PVC(폴리염화비닐), PVP(poly vinyl pyrrolidone), PE(폴리에틸렌) 등의 투명한 유기물 기판 또는 Si, GaAs, InP, InSb, AlAs, AlSb, CdTe, ZnTe, ZnS, CdSe, CdSb, GaP 등의 기판을 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 제조 방법상 고온 공정을 요구하지 않기 때문에 소자용 기판(10, 110)은 종이, 비닐과 같은 재질일 수도 있다.
도 1의 하부 전극(20)은 ITO, Al-doped ZnO(AZO), Ga-doped ZnO(GZO), Mg-doped ZnO(MGO), Mo-doped ZnO와 같은 투명 전극 또는 Al, Au, Cu, Pt, Ag, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd, Pd와 같은 금속 전극을 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명에서 제안하는 바와 같이 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 사용할 수도 있다.
도 1 및 도 2에서 복합층(60, 160)은 유기물/무기물 복합소재이며 나노 입자(40, 140)가 포함된 고분자 박막(50, 150)으로 이루어진다. 이 때, 나노 입자(40, 140)는 금속 산화물 또는 탄산염으로 이루어질 수 있다. 금속 산화물은 ZnO, CuO, BaCO3, Bi2O3, B2O3, CaCO3, CeO2, Cr2O3, Fe2O3, Ga2O3, In2O3, Li2CO3, LiCoO2, MgO, MnCO3, MnO2, Mn3O4, Nb2O5, PbO, Sb2O3, SnO2, SrCO3, Ta2O5, TiO2, BaTiO3, V2O5, WO3 및 ZrO2 중 어느 하나일 수 있으며, 탄산염은 BaCO3, CaCO3, Li2CO3, SrCO3 및 MnCO3 중 어느 하나일 수 있다. 그리고 고분자 박막(50, 150) 물질은 PVP, PS, PMMA(poly methyl methacrylate), PVK(poly-N-vinylcarbazole) 및 PI 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
도 1에서의 상부 전극(70), 그리고 도 2에서의 제1 및 제2 전극(170, 180)은 투명 전극으로서 그래핀이며 본 발명의 제조 방법에 따라 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 이용해 형성한다. 그래핀은 투명하므로 소자용 기판(10, 110) 및 하부 전극(20)을 유리와 ITO 같은 투명 기판 및 투명 전극을 사용할 경우 입사광이 전자 소자(100, 200)의 상단 및 하단 양쪽에서 모두 입사할 수 있으므로, 입사량이 증가하여 태양 전지 또는 광검출기로서 이용시 그 효용성이 증가한다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 소자 제조 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 그에 따른 공정 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 전자 소자, 특히 도 1에 도시한 전자 소자의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.
우선 투명 전극으로 사용할 시트 형상의 그래핀 박막을 제작한다(도 3의 단계 S11).
먼저 SiO2 기판 위에 그래핀을 증착한다(단계 S110). 이를 위해 Ni이 증착된 SiO2 기판을 화학기상증착(CVD) 챔버 안에 넣고 수소와 아르곤 가스를 적절한 비율, 예컨대 1:4의 비율로 채워 넣는다. 일정한 기압을 유지하면서 고온에서 기상 탄소 공급원인 CH4 가스와 수소-아르곤 혼합 가스를 일정 시간, 예컨대 30초 동안 흘려준 후, 상온까지 천천히 냉각시킨다. 이 과정에서 그래핀이 Ni 위에 성장한다.
다음에, 성장된 그래핀을 SiO2 기판으로부터 분리한다(단계 S111). 이를 위해 SiO2 기판을 각각 HF 용액 및 Ni 식각액에 순차적으로 넣어 SiO2 및 Ni을 식각하여 그래핀을 박막 형태로 추출하여 완전히 분리해낸다. Ni 식각액으로는 TFB 또는 TFG 용액을 사용할 수 있다.
다음으로 나노 입자가 분산된 고분자 용액을 준비한다(단계 S12).
우선, DMF(N,N-Dimethylformamide)에 금속 아세테이트 디하이드레이트(acetate dihydrate)를 용해시켜 혼합 용액을 형성한다(단계 S210).
금속 아세테이트 디하이드레이트는 M(CH3COO)2·2H2O(여기서, M은 금속)로 표현되는 화합물이다. 금속은 Zn, Al, Ba, Bi, Ca, Ce, Cr, Fe, Ga, In, Li, Co, Mg, Mn, Nb, Pb, Sb, Sn, Sr, Ta, Ti, V, W 및 Zr 중에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
다음으로, 혼합 용액을 일정시간 가열한 후, 가열 온도를 단계적으로 낮추어 나노 입자를 형성한다(단계 S211). 가열 온도는 100℃ 정도의 상대적으로 높지 않은 온도를 이용하여 나노 입자를 형성할 수 있다. 그리고 가열한 후, 급속하게 냉각시키지 않고 가열 온도를 단계적으로 낮추는 것이 필요하다. 이 때 형성되는 나노 입자는 금속 산화물 또는 탄산염으로 이루어질 수 있다. 나노 입자는 ZnO, CuO, BaCO3, Bi2O3, B2O3, CaCO3, CeO2, Cr2O3, Fe2O3, Ga2O3, In2O3, Li2CO3, LiCoO2, MgO, MnCO3, MnO2, Mn3O4, Nb2O5, PbO, Sb2O3, SnO2, SrCO3, Ta2O5, TiO2, BaTiO3, V2O5, WO3 및 ZrO2 중 어느 하나일 수 있다. 그리고 DMF와 금속 아세테이트 디하이드레이트의 비율, 가열 온도 및 가열시간을 조절하여 형성되는 나노 입자의 밀도 및 크기를 변화시킬 수 있다. 상기와 같이 나노 입자가 형성된 혼합 용액에 고분자 물질을 고르게 혼합하여 고분자 용액을 만든다(단계 S212).
뒤이어 도 1 구조의 전자 소자(100)를 제작하기 위해 소자용 기판(10) 위에 하부 전극(20)을 형성하고 그 위에 정공 수송층(30)으로서 PEDOT:PSS 박막을 스핀 코팅을 통해 형성한다(단계 S13, 도 4의 (a)).
정공 수송층(30) 위에 나노 입자가 분산되어 있는 고분자 용액을 스핀 코팅한다. 스핀 코팅된 고분자 용액에 열을 가해 용매를 제거하는 것과 같이 건조를 시키면, 나노 입자(40)가 포함된 고분자 박막(50)이 형성되어 복합층(60)을 형성할 수 있다(단계 S14, 도 4의 (b)).
다음에 복합층(60) 위에 선행 공정에서 제작한 그래핀 박막을 부착하여 상부 전극(70)을 형성하고(단계 S15, 도 4의 (c)) 외부 회로를 연결하여 전자 소자(100) 제작을 완료한다.
도 2에 도시한 전자 소자(200)의 제작 과정은 도 1에 도시한 전자 소자(100)의 제작 과정과 유사하며, 하부 전극(20)을 형성하는 대신 고분자 박막(150) 위에 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막으로 제1 및 제2 전극(170, 180)을 형성함에 차이가 있다.
본 발명에서 제시한 전자 소자는 간단한 공정으로 유기물/무기물 복합재료로 이루어진 층을 형성할 수 있으며, 그래핀을 전극으로 직접 사용한다. 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀은 별도 과정없이 나노 입자가 포함된 고분자 박막 위에 부착시킬 수 있기 때문에 기존의 금속 전극 형성 과정에서 발생할 수 있는 고분자 박막 내부로의 금속 불순물의 확산과 같은 현상이 없어 전기적 특성이 매우 우수하다. 또한 본 발명에 따른 전자 소자에서 그래핀이 투명 전극으로서 역할을 하고 있기 때문에 전자 소자 제작에 있어 투명 기판과 ITO와 같은 무기물 투명 전극을 굳이 사용할 필요가 없다. 또한 투명 기판을 사 용하여 태양 전지, 광검출기를 구현할 경우에는 소자 양쪽에서 모두 빛을 받을 수 있어 활용도가 높아진다.
한편, 앞의 도 1의 전자 소자(100) 제작 방법에 관한 설명에서는 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 상부 전극(70)으로만 사용하는 예를 들어 설명하였는데, 소자용 기판(10) 위에 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 부착시켜 하부 전극(20)으로도 사용할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 Ni이 증착된 SiO2 기판에 그래핀을 성장시켜 그래핀 박막을 형성하는 것을 설명하였는데, 그래핀 박막을 형성하기 위한 기재 수단인 기판은 반드시 SiO2 기판에 한정되는 것은 아니다. 그리고 그래핀의 성장은 일반적인 CVD에 의하여도 되나, 다음에 설명하는 방법에 의할 경우에는 보다 고품질의 그래핀 박막을 얻을 수 있어 이를 전극으로 채용하는 전자 소자의 품질을 향상시킬 수 있으므로 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 그래핀 박막을 얻기 위한 바람직한 실시예의 순서도이고, 도 6 내지 8은 그에 따른 개략적인 실시 도면들이다.
먼저 도 6과 같이 기판(210) 위에 그래파이트화 금속막(220)이 형성된 것을 준비하여, 도 7과 같이 챔버(230) 내에 장입한다(도 5의 단계 S1).
여기서의 챔버(230)는 기본적으로 CVD를 행할 수 있도록 기판(210) 측에 각종 가스를 공급할 수 있는 가스 공급 기구(235)가 설치되어 있다. 가스 공급 기 구(235)는, 예를 들면 통상 이러한 종류의 장치의 가스 공급 기구로서 이용되는 샤워헤드로 구성할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그래파이트화 금속막(220)이 형성된 기판(210)을 챔버(230) 내에 장입한 후에는 미도시의 펌프 등을 이용해 챔버(230) 내의 공기를 제거한다. 그 후 챔버(230) 내의 진공을 유지하면서 가스 공급 기구(235)를 통해 적절한 분위기 가스, 예컨대 수소와 아르곤 가스를 1:1 내지 1:6 사이의 비율로 흘려주어 상압을 유지시킨다.
기판(210)은 그래핀 박막을 형성하기 위한 보조적인 수단으로서 기판(210) 재질은 크게 상관이 없으나, 후속 공정에서 1000℃ 근방으로 가열되는 것에는 견딜 수 있어야 하며 기판(210)과 분리된 시트 형상의 그래핀 박막을 얻기 위해서는 산처리 등에 의해 쉽게 제거될 수 있는 재질로 선택함이 바람직하다. 이러한 성질을 만족하면서 비싸지 않고 쉽게 입수할 수 있는 기판(210) 재질로서 본 실시예에서는 도핑되거나 도핑되지 않은 실리콘 기판을 채택하고, 그 위에 실리콘 산화막(215)을 형성한 후에 그래파이트화 금속막(220)을 형성한다.
그래파이트화 금속막(220)은 그래파이트화 금속 촉매를 포함하는 막으로서, 그래파이트화 금속 촉매는 탄소 성분들이 서로 결합하여 6각형의 판상 구조를 형성하도록 도와주는 역할을 수행하며, 그 예로서는 그래파이트를 합성하거나, 탄화 반응을 유도하거나, 또는 탄소나노튜브를 제조하는 데 사용되는 촉매를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 사용할 수 있다.
그래파이트화 금속막(220)은 이러한 금속의 착체 또는 금속의 알콕사이드를 알코올 등의 용매에 용해시킨 후 기판(210) 위에 도포하여 건조시켜 형성할 수 있다. 아니면 열증착 등의 금속 증착 방법으로 기판(210) 위에 증착시켜 형성할 수도 있다.
특히 본 실시예에 이용되는 챔버(230) 내부에는 기판(210) 양단 근방에 전극(240)을 설치하는 점이 특별한데, 이 전극(240)에는 챔버 외부의 전원(250, 직류 또는 교류 전원)이 접속되어 있어, 도 7에 도시한 바와 같이 전극(240)을 그래파이트화 금속막(220)이 형성된 기판(210)에 접촉시키면, 기판(210)이 도핑되지 않은 실리콘 기판처럼 절연성인 경우에는 그래파이트화 금속막(220)을 통해 전류를 흘려줄 수 있고, 기판(210)이 도핑된 실리콘 기판과 같은 도전성 기판이면 그래파이트화 금속막(220)이나 기판(210) 중 적어도 어느 한쪽을 통해 전류를 흘려줄 수 있다. 도 7에 도시한 전극(240)은 기판(210)의 상/하 양단에 기판(210)의 마주보는 두 변을 따라 신장되어 있는 형태의 두 쌍의 전극이지만, 전극(240)의 형태는 도시한 바에 한정되지 않고 그래파이트화 금속막(220) 및/또는 기판(210)을 고르게 통전시킬 수 있는 구조이면 어떠한 것이라도 가능하다.
다음, 상압을 유지한 상태로 챔버(230) 내에서 그래파이트화 금속막(220) 및 기판(210) 중 적어도 어느 하나에 전류를 흘려 그 때의 전열 효과에 의해 그래파이트화 금속막(220)을 가열한다(도 5의 단계 S2). 즉, 열저항가열방식을 이용해 그래파이트화 금속막(220)의 온도를 올리는 것이다. 바람직하게는 그 온도를 600 ~ 1000℃로 올려준다. 이 때의 가열 효과로 인해 그래파이트화 금속막(220)의 입자 사이즈가 커지면서 그래파이트화 금속막(220) 표면이 평평해진다.
앞에서 언급한 바와 같이, 챔버(230) 내부의 전극(240)을 기판(210)에 접촉시킴으로써 그래파이트화 금속막(220) 및/또는 기판(210)에 급전 가능해지고 이 때의 전열 효과에 의해 그래파이트화 금속막(220)이 가열된다. 기판(210)이 절연성인 경우에는 그래파이트화 금속막(220)이 통전되면서 그래파이트화 금속막(220)의 직접 발열에 의해 온도가 올라간다. 금속 촉매가 막 형태로 형성되어 있고 전극(240)이 기판(210) 양단에 접촉되어 있기 때문에 그래파이트화 금속막(220)의 전면에 거의 균일하게 전류를 흘릴 수 있다. 이와 같이, 그래파이트화 금속막(220)에 전류를 흘리는 것만으로, 복잡한 제어를 행하는 일이 없이 전열 효과에 의해 그래파이트화 금속막(220)의 전체가 거의 균일하게 가열되어 승온된다. 기판(210)이 도전성인 경우에 기판(210)을 통전시키면 기판(210)이 발열되고 그 위에 형성되어 있는 그래파이트화 금속막(220)은 쉽게 가열된다.
이 단계에서 그래파이트화 금속막(220)은 가열 효과 뿐만 아니라 흘려주는 전류에 의해 형성된 전기장에 의한 추가적인 효과로 인해 그래파이트화 금속막(220)을 구성하고 있는 금속 입자 사이즈가 커지게 되고 이에 따라 그래파이트화 금속막(220) 표면은 매우 평평해진다. 후속 공정에서 그래핀은 이렇게 평평해진 그래파이트화 금속막(220) 위에 형성되므로 그 품질이 우수해진다.
다음, 그래파이트화 금속막(220)이 가열되는 상태에서 가스 공급 기구(235)를 통해 챔버(230) 내에 기상 탄소 공급원을 공급하여 그래파이트화 금속막(220) 안에 탄소 성분을 고용시킨다(도 5의 단계 S3).
기상 탄소 공급원은 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 헥산과 같은 탄화수소 가스 계열을 이용할 수 있는데, 특히 CH4 가스를 포함할 수 있으며, 기상 탄소 공급원과 함께 수소를 더 공급할 수 있다. 다시 말해, 챔버(230) 내의 상압을 유지하기 위한 수소-아르곤 가스의 혼합 가스를 계속 공급하면서 기상 탄소 공급원인 CH4 가스를 이 단계에서 공급할 수 있다. 이 단계에서의 가열 온도, 시간, 기상 탄소 공급원의 공급량 등을 조절하는 것에 의해 그래파이트화 금속막(220) 안에 고용되는 탄소 성분의 양을 조절하는 것이 가능하다. 시간과 공급량을 크게 해 고용되는 탄소 성분의 양을 많게 할 경우 결과적으로 그래핀 박막의 두께를 크게 할 수 있으며, 반대로 시간과 공급량을 작게 해 고용되는 탄소 성분의 양을 적게 하면 그래핀 박막의 두께를 작게 할 수 있다. 공급량이 작은 경우 시간을 길게 하면 원하는 정도의 탄소 성분의 양을 고용시킬 수 있다.
보통 가열을 필요로 하는 기판의 처리에 있어서는 저항 히터나 램프의 복사열에 의해 간접적으로 기판을 가열하는 방법이 주로 이용되고 있다. 최근, 박막 디스플레이의 대형화나 저렴한 태양 전지 패널의 수요 증대 등으로 인해, 투명 전극용의 그래핀 박막도 대형화될 것이 요구되고 있다. 이와 같은 대형의 그래핀 박막을 얻기 위해서는 그래핀 박막이 형성되는 기재로서의 기판(210)을 대형으로 해야 하는데 기존의 저항 히터나 램프 등을 이용하여 복사에 의해 간접적으로 가열하는 방법에서는 히터 등의 사이즈도 대형화할 필요가 생기기 때문에 제조비용의 증가가 우려된다.
그러나 여기서는 열저항가열방식을 이용해 기판(210) 및/또는 그래파이트화 금속막(220)을 직접 통전 가열하므로, 간단한 구성에 의해 효율 좋게 가열할 수 있고 제조비용의 증가가 없으며, 기판(210)이 절연성인 경우뿐만 아니라 도전성인 경우에도 그래파이트화 금속막(220)을 가열하는 것이 가능하다.
다음, 기상 탄소 공급원의 공급을 중단하고 열저항가열방식에서의 흘려주는 전류의 양을 줄여 그래파이트화 금속막(220)을 제어된 속도로 냉각(도 5의 단계 S4)시킴으로써, 그래파이트화 금속막(220) 안에 고용시킨 탄소 성분으로부터 그래파이트화 금속막(220) 표면에 도 8과 같이 그래핀을 석출시켜 그레핀막(260)을 형성한다.
이 냉각 공정은 그래핀을 균일하게 석출시켜 고품질을 얻기 위한 중요한 단계로서, 급격한 냉각은 원하는 두께에 못 미치는 그래핀을 얻거나 생성되는 그래핀 박막에 균열 등을 야기할 수 있으며 느린 냉각은 그래핀의 두께가 너무 두껍거나 생산성을 저해하므로 가급적 제어된 일정 속도로 냉각시키는 것이 바람직하다. 이상적인 냉각 속도는 초당 1 ~ 50℃의 속도로 냉각시키는 것이고 가장 이상적인 경우는 초당 10℃씩 냉각시키는 것이다.
보통의 막 형성 후 냉각은 주로 비활성 가스를 흘려주거나 자연 냉각 등의 방법을 사용하고 있다. 그러나 본 실시예에서는 전류량 조절로 발열량을 제어할 수 있기 때문에 전류의 양을 변화시킴으로써 그래파이트화 금속막(220)의 냉각 속도를 정확하게 제어하여 고품질의 그래핀을 성장시킬 수 있다.
다음에 산처리에 의해 그래파이트화 금속막(220)을 제거함으로써, 그래핀 박 막(260)을 기판(210)으로부터 분리한다. 실시예에서 그래핀 박막(260)이 형성된 기판(210)을 HF 및 TFG 용액에 순차적으로 담그면 실리콘 산화막(215)과 그래파이트화 금속막(220)이 차례대로 제거되어 시트 형상의 그래핀 박막(260)을 기판(210)으로부터 완전 분리하여 추출할 수 있게 된다. 기판(210)으로부터 분리된 그래핀 박막(260)은 도 1 소자에서의 상부 전극(70), 그리고 도 2 소자에서의 제1 및 제2 전극(170, 180)으로 이용이 된다.
광검출기 및 제조 방법 실시예
가. 그래핀 박막 제작 방법
1) SiO2 기판을 아세톤과 에탄올로 초음파 처리한 후 탈이온수(DI-water)를 이용하여 세척하였다. 세척한 기판을 N2 가스로 건조시키고 기판 위에 Ni 박막을 200 nm 이상 증착하였다.
2) Ni이 증착된 SiO2 기판을 CVD를 위해 챔버 안에 넣고 공기를 빼 진공 상태를 만든 후, 수소와 아르곤이 1:4로 혼합된 가스로 상압을 채워주었다. 상압을 유지한 상태로 800℃까지 온도를 높인 후 CH4 가스 및 수소-아르곤 혼합 가스를 각각 50 sccm, 200 sccm씩 30초 동안 흘려주고 초당 10℃씩 상온까지 냉각하였다.
3) 과정 2)를 통해 Ni 위에 그래핀이 성장하였다. 그래핀이 성장된 기판을 HF 용액에 넣어 SiO2를 식각한 후, 다시 TFG 용액에 넣어 Ni을 식각시켜 최종적으로 그래핀 박막만 추출하였다. 추출된 그래핀 박막은 시트 형상이었다. 이것을 탈이온 수에 넣어 보관한 후, 광검출기 제작에 사용하였다.
나. ZnO 나노 입자 제작 방법
1) ZnO의 전구체인 징크 아세테이트 디하이드레이트[(Zn(CH3COO)2H2O)]를 용해시키기 위해서 DMF 용액을 이용하여 1 g : 100 mL의 비율로 섞었다. 이 때 용매에 완전히 녹이기 위해서 초음파 교반기를 사용하여 보다 고르게 섞이게 하였다. 구체적으로, 초음파 교반기를 사용하여 혼합 용액을 10분 동안 고르게 혼합하였다.
2) 과정 1)의 DMF 용액을 105℃로 가열하였다. 그 후 80℃, 60℃, 40℃의 순으로 서서히 온도를 낮추었다. 구체적으로, 혼합 용액을 105℃에서 5시간 동안 가열한 후, 80℃, 60℃, 40℃로 한 시간씩 유지하며, 단계적으로 가열 온도를 낮추었다.
3) 이러한 과정을 거쳤더니, 혼합 용액 내에 산화아연(ZnO) 나노 입자가 형성되었다. 결정성이 좋은 ZnO 나노 입자를 얻기 위해서는 과정 2)의 온도의 정확한 제어가 필요하다.
다. 광검출기의 제작 방법
1) 광검출기는 도 1에 제시한 구조를 갖도록 제작하였다. 먼저 유리 기판의 표면을 화학적으로 처리하고, 표면처리된 유리 기판 상에 하부 전극으로서 투명 전극인 ITO를 스퍼터링 공정을 통해 증착하였다. 유리와 같은 투명 기판이 아닌 실리콘과 같은 기판을 사용할 경우 Au 및 Pt와 같이 일함수가 큰 금속을 증착하였다.
2) 하부 전극이 증착된 기판 위에 정공 수송층인 PEDOT:PSS 박막을 형성하였 다.
3) 공정 나.에서 제작된 ZnO 나노 입자가 분사되어 있는 DMF 용액 5 mL를 PVK에 0.5 wt% 비율로 섞은 후, 초음파 교반기를 통해 10분 동안 고르게 혼합하여 고분자 용액을 만들었다.
4) PEDOT:PSS 박막 위에 과정 3)에서 만든 ZnO 나노 입자가 포함되어 있는 PVK 용액을 1000 ~ 2000 rpm의 속도로 10 ~ 20초 동안 스핀 코팅하여 올린 후, 오븐 또는 핫플레이트(hotplate)에서 100℃로 30분 동안 열을 가해 용매를 증발시켜 박막으로 형성하였다. 스핀코팅시 회전 속도 및 회전 시간, 그리고 DMF와 PVK간의 농도비를 조절하여 형성되는 광기전력층의 두께 및 ZnO 나노 입자 밀도를 조절할 수 있었다.
도 9는 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기에서 광기전력층으로 사용되는 ZnO 나노 입자가 분산되어 있는 PVK 박막의 투과 전자 현미경(TEM) 상이다. 박막이 형성되는 과정에서 ZnO 나노 입자는 도 9와 같이 PVK를 둘러싸는 형태로 PVK 안에 고정된다.
5) PVK 박막 위에 공정 가.에서 제작된 그래핀 박막을 올렸다. 그래핀 박막은 반데르발스 힘에 의해 PVK 박막 위에 쉽게 부착되었으며 PVK 박막과 접착력이 강한 것을 확인할 수 있었다. 도 10은 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 단면 투과 전자 현미경(TEM) 상이다. 그래핀 박막과 PVK 박막간에 완전한 접착이 이루어진 것을 확인할 수 있다.
6) 외부 회로를 연결하여 광검출기를 완성하였다.
라. 본 발명 실시예에 따라 제작한 광검출기에 외부 광원이 입사할 경우의 전류-전압 특성
도 11은 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기와 비교예 광검출기의 전압-전류 그래프이다.
도 11을 참조하면, 자외선이 입사할 경우에 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 전류-전압 특성(△), 자외선이 입사하지 않을 경우의 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 전류-전압 특성(-▲-) 및 자외선이 입사할 경우에 그래핀 대신 기존의 Al 전극을 사용하는 비교예 광검출기의 전류-전압 특성(○) 곡선을 볼 수 있다.
도 11과 같이 그래핀 대신 Al을 전극으로 사용하는 광검출기의 경우, 자외선이 입사해도 전류는 거의 흐르지 않는다. Al 전극을 사용하는 광검출기는 전극을 제외하고는 그래핀을 사용하는 광검출기와 동일한 구조이다. Al을 전극으로 사용할 경우 일반적으로 Al 전극을 열증착하는 과정에서 열에 의한 PVK 손상 및 Al의 고분자 내부로의 확산에 의한 불순물 형성 등에 의해 PVK와 Al 전극 사이에 계면 저항이 매우 커서 전류가 거의 흐르지 않는다.
도 11과 같이 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기에 자외선이 입사할 경우, Al 전극을 사용한 경우보다 훨씬 큰 전류가 흐르며, 자외선을 차단한 경우에 전류의 크기는 급격히 감소한다. 그 결과 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기가 효율이 높은 광검출기로 작동할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 11과 같이 자외선을 차단한 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 전 류가 자외선을 인가한 Al 전극을 사용한 광검출기의 전류에 비해 큰 것을 알 수 있다. 따라서 PVK와 그래핀 전극 사이의 계면 저항이 PVK와 Al 전극 사이에 계면 저항보다 훨씬 작음을 알 수 있으며, 그래핀 전극이 유기물/무기물 복합소재를 사용한 광검출기에서 우수한 전극으로 사용됨을 확인할 수 있다.
마. 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 동작 원리
도 12 및 도 13은 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12와 같이 외부 전원을 연결한다. 하부 전극(20)에는 음극을, 상부전극(70)에는 양극을 연결한다.
도 12와 같이 외부 광원이 없는 경우, 도 11에서 본 바와 같이 전류는 거의 흐르지 않는다. 나노 입자(40)에 외부 광원이 입사되지 않기 때문에 나노 입자(40)에서는 전자-정공쌍에 의한 과잉 캐리어의 생성이 거의 없다. 빛에 의한 과잉 캐리어가 없으면, 광검출기의 저항이 매우 크다. 따라서 부하 저항에는 전류가 흐르지 않으며, 광검출기의 상태는 오프(OFF) 상태가 된다.
도 13과 같이 외부 광원이 인가될 경우, 도 11에서 본 바와 같이 전류는 급격히 흐르게 된다. 외부 광원에 의해 나노 입자(40)에는 전자-정공쌍이 형성된다. 나노 입자(40)에서 형성된 전자는 고분자 박막(50)을 거쳐 양극인 상부 전극(70)으로 이동하며, 형성된 정공은 고분자 박막(50)과 정공 수송층(30)을 거쳐 음극인 하부 전극(20)으로 이동한다. 이러한 전자-정공쌍에 의한 과잉 캐리어가 광검출기 내부의 전류를 흐르게 하며 광검출기의 저항이 낮아지고, 광검출기의 상태는 온(ON) 상태가 된다.
한편, 각 전극을 향해 이동한 전자와 정공에 의해 기전력을 갖게 되므로 전자-정공쌍의 발생 효율이 매우 높은 경우에는 이러한 전자 소자(100)가 태양 전지로 구현되어 전원으로 동작하게 된다. 또한, 실시예에서는 광검출기를 제작하여 특성을 평가한 결과를 제시하였지만, 본 발명에 따른 전자 소자는 앞에서 언급한 태양 전지 이외에도 메모리 소자나 발광 소자로도 구현이 가능하다.
예컨대, 도 1에 제시한 전자 소자(100)를 메모리 소자로 구성한 경우, 나노 입자(40)에 전자가 포획되어 있지 않은 상태를 '1' 로 정의한다. 반대로 나노 입자(40)에 전자가 포획되어 있을 때는 '0' 으로 정의한다. (그 역도 물론 가능하다.) '1' 상태에서 읽기 동작을 수행하기 위해 읽기 전압 VR을 인가한다. 읽기 전압은 정해진 것은 아니며, 소자에 흐르는 전류의 온/오프 비율(ION/IOFF)이 가장 클 때의 전압을 읽기 전압으로 정하는 것이 바람직하다. 쓰기 동작을 위해서는 쓰기 전압 VW를 인가한다. 소자는 '1' 상태에서 '0' 상태로 전환된다. 이 때 상부 전극(70)으로부터 전자가 나노 입자(40)로 주입된다. 주입된 전자는 나노 입자(40)에 포획된다. 나노 입자(40)에 포획된 전자는 상부 전극(70)에 대해 반대 방향의 내부 전계를 발생시킨다. 따라서 상부 전극(70)으로 부터의 전자의 주입 효율의 감소로 인해 '0' 상태에서 소자의 흐르는 전류는 읽기 전압에서 IOFF로 감소한다. 구동 회로는 이러한 전류의 차이를 감지하여 소자의 기억 상태를 판별한다. 소거 동작을 위해 소자 에 소거 전압 VE를 인가한다. 이 때 나노 입자(40)에 포획된 전자는 상부 전극(70)으로 방출된다. 따라서 전자에 의한 내부 전계가 소멸하여 전자의 주입 효율을 다시 높아지게 되어 소자는 다시 '1' 상태로 환원된다.
또한, 도 1에 제시한 전자 소자(100)를 발광 소자로 구성한 경우, 하부 전극(20)에 + 전압을, 상부 전극(70)에 - 전압을 인가한다. 하부 전극(20)으로부터 주입된 정공은 고분자 박막(50)을 지나, 고분자 박막(50) 내부에 형성되어 있는 나노 입자(40)에 포획된다. 상부 전극(70)으로부터 주입된 전자도 고분자 박막(50)을 지나, 고분자 박막(50) 내부에 형성되어 있는 나노 입자(40)에 포획된다. 이렇게 양 전극(20, 70)으로부터 주입된 전자와 정공은 나노 입자(40)에 각각 포획되고, 그 안에서 전자-정공 재결합을 하게 된다. 발생된 빛은 하부 전극(20) 및 소자용 기판(10)을 통해 외부로 방출된다. 방출되는 빛은 고분자 박막(50) 내부에 형성되어 있는 나노 입자(40)의 금지대역만큼의 에너지에 해당하는 파장을 갖는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예들에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따라 제조되는 그래핀을 활용한 유기물/무기물 복합소재 전자 소자의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조되는 다른 전자 소자의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 소자 제조 방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 3에 따른 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명 실시예에 따라 그래핀 박막을 제작하는 경우의 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 순서에 따른 개략적인 실시 도면들이다.
도 9는 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기에서 광기전력층으로 사용되는 ZnO 나노 입자가 분산되어 있는 PVK 박막의 투과 전자 현미경(TEM) 상이다.
도 10은 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 단면 투과 전자 현미경 상이다.
도 11은 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기와 비교예 광검출기의 전압-전류 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 발명 실시예에 따라 제조한 광검출기의 동작 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110...소자용 기판 20...하부 전극
30...정공 수송층 40, 140...나노 입자
50, 150...고분자 박막 60, 160...복합층
70...상부 전극 170...제1 전극
180...제2 전극 100, 200...전자 소자
210...기판 215...실리콘 산화막
220...그래파이트화 금속막 230...챔버
235...가스 공급 기구 240...전극
250...전원 260...그래핀

Claims (14)

  1. 나노 입자가 포함된 고분자 박막; 및
    기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 제작한 시트 형상의 그래핀 박막을 상기 고분자 박막 상에 부착시켜 형성한 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자.
  2. 기상 탄소 공급원을 이용한 그래핀 증착을 통해 시트 형상의 그래핀 박막을 제작하는 단계;
    나노 입자가 분산된 고분자 용액을 준비하는 단계;
    소자용 기판 위에 상기 나노 입자가 분산되어 있는 고분자 용액을 스핀 코팅하는 단계;
    상기 스핀 코팅된 고분자 용액을 건조시켜 나노 입자가 포함된 고분자 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 고분자 박막 상에 상기 그래핀 박막을 부착하여 전극을 형성하는 단계를 포함하는 전자 소자 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 그래핀 박막을 제작하는 단계는,
    SiO2 기판 위에 그래핀을 증착하는 단계; 및
    상기 SiO2 기판과 그래핀을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 SiO2 기판 위에 그래핀을 증착하는 단계는 Ni이 증착된 SiO2 기판 상에 CH4 가스와 수소-아르곤 혼합 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 SiO2 기판과 그래핀을 분리하는 단계는,
    그래핀이 증착된 SiO2 기판을 HF 용액과 Ni 식각액에 순차적으로 넣어 SiO2 및 Ni을 식각하여 그래핀을 박막 형태로 추출하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 나노 입자가 분산된 고분자 용액을 준비하는 단계는,
    DMF(N,N-Dimethylformamide)에 금속 아세테이트 디하이드레이트(acetate dihydrate)를 용해시켜 혼합 용액을 형성하는 단계;
    상기 혼합 용액을 가열한 후, 가열 온도를 단계적으로 낮추어 나노 입자를 형성하는 단계; 및
    상기 나노 입자가 형성된 혼합 용액에 고분자 물질을 혼합하여 고분자 용액 을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나노 입자는 ZnO, CuO, BaCO3, Bi2O3, B2O3, CaCO3, CeO2, Cr2O3, Fe2O3, Ga2O3, In2O3, Li2CO3, LiCoO2, MgO, MnCO3, MnO2, Mn3O4, Nb2O5, PbO, Sb2O3, SnO2, SrCO3, Ta2O5, TiO2, BaTiO3, V2O5, WO3 및 ZrO2 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 소자용 기판은 유리 기판이고 상기 하부 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)이며 상기 나노 입자는 ZnO, 상기 고분자 박막은 PVK인 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 그래핀 박막을 제작하는 단계는,
    그래파이트화 금속막이 형성된 기판을 챔버 내에 장입하는 단계;
    상기 챔버 내에서 상기 그래파이트화 금속막 및 기판 중 적어도 어느 하나에 전류를 흘려 그 때의 전열 효과에 의해 상기 그래파이트화 금속막을 가열하는 단계;
    상기 그래파이트화 금속막이 가열되는 상태에서 상기 챔버 내에 기상 탄소 공급원을 공급하여 상기 그래파이트화 금속막 안에 탄소 성분을 고용시키는 단계;
    상기 전류의 양을 조절하여 상기 그래파이트화 금속막을 제어된 속도로 냉각시킴으로써 상기 고용시킨 탄소 성분으로부터 상기 그래파이트화 금속막 표면에 그래핀을 석출시키는 단계; 및
    산처리에 의해 상기 그래파이트화 금속막을 제거함으로써, 석출된 그래핀을 상기 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기상 탄소 공급원은 CH4 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 기상 탄소 공급원과 함께 수소를 더 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 기상 탄소 공급원이 공급되는 동안 상기 그래파이트화 금속막의 가열 온도는 600 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 그래핀을 석출시키는 동안 상기 그래파이트화 금속막의 냉각 속도는 초당 1 ~ 50℃인 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 그래파이트화 금속막이 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 소자 제조 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013126171A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-29 Micron Technology, Inc. Integrated circuitry components, switches, and memory cells
KR101367413B1 (ko) * 2012-08-22 2014-02-27 도시바삼성스토리지테크놀러지코리아 주식회사 광 기록장치, 및 이를 이용한 그래핀 제조 방법 및 장치
US9172022B2 (en) 2011-12-01 2015-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Composite structure of graphene and polymer and method of manufacturing the same
KR102449581B1 (ko) * 2021-09-13 2022-09-30 송호철 흑연형 바이폴라 플레이트의 제조방법 및 이를 통해 제조한 고밀도 흑연형 바이폴라 플레이트

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396419B1 (ko) * 2011-02-28 2014-05-20 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 그래핀의 제조 방법, 기판상에 제조된 그래핀 및 기판상 그래핀
WO2012122387A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Marshall Cox Graphene electrodes for electronic devices
JP5948837B2 (ja) * 2011-03-29 2016-07-06 ソニー株式会社 固体撮像素子及び電子機器
CN102225331B (zh) * 2011-04-03 2012-07-11 长安大学 一种三维电极的粒子电极催化剂填料及其制备方法
CN102198966B (zh) * 2011-04-03 2012-07-04 长安大学 负载石墨烯修饰的二氧化锡的电解电极及其制备方法
JP5862080B2 (ja) * 2011-07-06 2016-02-16 ソニー株式会社 グラフェンの製造方法及びグラフェン製造装置
US9159939B2 (en) * 2011-07-21 2015-10-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device
US10236460B2 (en) * 2011-07-22 2019-03-19 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Photovoltaic cell enhancement through UVO treatment
US8969154B2 (en) 2011-08-23 2015-03-03 Micron Technology, Inc. Methods for fabricating semiconductor device structures and arrays of vertical transistor devices
CN102354611B (zh) * 2011-08-31 2014-04-16 燕山大学 一种石墨烯/二氧化锰纳米复合材料及制备方法
EP2748695B1 (en) 2011-09-16 2019-01-02 Sony Mobile Communications Inc. Force sensitive touch sensor
JP5816756B2 (ja) 2011-09-16 2015-11-18 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー グラフェン欠陥検出
WO2013039508A1 (en) 2011-09-16 2013-03-21 Empire Technology Development Llc Alteration of graphene defects
KR101405256B1 (ko) * 2011-09-16 2014-06-10 엠파이어 테크놀로지 디벨롭먼트 엘엘씨 그래핀 결함 변경
US9951436B2 (en) 2011-10-27 2018-04-24 Garmor Inc. Composite graphene structures
KR101357045B1 (ko) * 2011-11-01 2014-02-05 한국과학기술연구원 그라핀이 결합된 산화물 반도체-그라핀 핵-껍질 양자점과 이를 이용한 튜너블 발광소자 및 그 제조 방법
US9177688B2 (en) 2011-11-22 2015-11-03 International Business Machines Corporation Carbon nanotube-graphene hybrid transparent conductor and field effect transistor
KR101882516B1 (ko) * 2012-01-13 2018-07-26 가부시키가이샤 가네카 그래핀에 기초한 복합체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 전자 장치
KR101634338B1 (ko) * 2012-04-26 2016-06-28 광주과학기술원 발광 다이오드 및 이의 제조방법
US9105406B2 (en) 2012-10-24 2015-08-11 Custom Electronics Inc. Graphene electrolytic capacitor
KR102015912B1 (ko) * 2012-11-14 2019-08-29 엘지전자 주식회사 그래핀의 제조 방법 및 그 그래핀
CN104995332B (zh) * 2012-11-19 2017-08-08 加利福尼亚大学董事会 基于石墨烯的电极及应用
KR20140075971A (ko) * 2012-12-11 2014-06-20 삼성전자주식회사 그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법.
US10535443B2 (en) 2013-03-08 2020-01-14 Garmor Inc. Graphene entrainment in a host
JP6178875B2 (ja) 2013-03-08 2017-08-09 ユニバーシティ オブ セントラル フロリダ リサーチ ファウンデーション，インコーポレイテッド 産業用途のための大規模な酸化グラフェンの製造
EP4234511A3 (en) 2014-08-18 2023-09-27 Asbury Graphite of North Carolina, Inc. Graphite oxide entrainment in cement and asphalt composite
KR102263062B1 (ko) 2014-09-23 2021-06-09 삼성전자주식회사 핀 타입 그래핀 소자
KR102025061B1 (ko) 2015-03-23 2019-09-25 갈모어 인코포레이티드 그래핀 옥사이드를 사용하는 가공된 복합재 구조
EP3283448B1 (en) 2015-04-13 2022-06-01 Asbury Graphite of North Carolina, Inc. Graphite oxide reinforced fiber in hosts such as concrete or asphalt
WO2016200469A1 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Garmor Inc. Graphite oxide and polyacrylonitrile based composite
US9647223B2 (en) * 2015-07-01 2017-05-09 King Abdulaziz University Single layer nanocomposite photoresponse device
US11038182B2 (en) 2015-09-21 2021-06-15 Garmor Inc. Low-cost, high-performance composite bipolar plate
CN105470398B (zh) * 2015-11-26 2018-01-12 电子科技大学 基于三元复合阴极缓冲层的有机薄膜太阳能电池及其制备方法
CN108110136B (zh) * 2015-12-25 2021-03-12 山东科技大学 一种单层阻变膜忆阻器的制备方法
DE102016202071A1 (de) * 2016-02-11 2017-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Leiter für eine elektrische Maschine mit erhöhtem Leistungsgewicht und elektrische Komponente für die elektrische Maschine
CN106018516B (zh) 2016-05-09 2018-08-21 江苏大学 一种石墨烯修饰的复合平板pH传感器制备方法
CN106340590B (zh) * 2016-09-30 2018-09-28 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
US11214658B2 (en) 2016-10-26 2022-01-04 Garmor Inc. Additive coated particles for low cost high performance materials
WO2018103647A1 (zh) * 2016-12-08 2018-06-14 西安电子科技大学 基于Ga2O3材料的紫外光电探测器的制备方法
KR101861356B1 (ko) 2017-01-31 2018-05-28 부산대학교 산학협력단 슈퍼커패시터 전극용 그래핀-도전성 폴리머계 복합체 및 그의 제조방법
CN107523714B (zh) * 2017-08-21 2019-09-27 硕阳科技股份公司 一种石墨烯合金材料的制作方法
CN107799232A (zh) * 2017-10-27 2018-03-13 成都天航智虹知识产权运营管理有限公司 石墨烯导电薄膜的制备方法
US10741707B2 (en) 2018-03-23 2020-08-11 International Business Machines Corporation Graphene-contacted nanotube photodetector
CN113196881B (zh) * 2018-12-17 2024-05-14 夏普株式会社 电致发光元件以及显示器件
US11791061B2 (en) 2019-09-12 2023-10-17 Asbury Graphite North Carolina, Inc. Conductive high strength extrudable ultra high molecular weight polymer graphene oxide composite
CA3157476A1 (en) * 2019-11-17 2021-05-20 Vladimir Mancevski Device and method for continuous synthesis of graphene
CN111675209B (zh) * 2020-06-02 2022-05-27 天津理工大学 利用氮气和乙醇生长垂直石墨烯薄膜的方法
CN113092545B (zh) * 2021-04-13 2022-12-09 哈尔滨理工大学 一种基于CuO/In2O3修饰的石墨烯MEMS气体传感器的制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6214712B1 (en) * 1999-09-16 2001-04-10 Ut-Battelle, Llc Method of physical vapor deposition of metal oxides on semiconductors
US8110026B2 (en) 2006-10-06 2012-02-07 The Trustees Of Princeton University Functional graphene-polymer nanocomposites for gas barrier applications
KR100821524B1 (ko) * 2006-10-24 2008-04-14 한국과학기술연구원 염료 감응 태양전지용 산화물 전극의 제조방법 및 이를이용한 염료 감응 태양전지
KR100792950B1 (ko) * 2007-01-19 2008-01-08 엘에스전선 주식회사 반도체 패키징 방법
KR101313812B1 (ko) * 2007-09-07 2013-09-30 삼성전자주식회사 액체막 형성방법, 이를 이용한 나노입자 배열방법 및 액체박막 기판
KR101384665B1 (ko) * 2007-09-13 2014-04-15 성균관대학교산학협력단 그라펜 시트를 함유하는 투명 전극, 이를 채용한 표시소자및 태양전지
KR100923304B1 (ko) * 2007-10-29 2009-10-23 삼성전자주식회사 그라펜 시트 및 그의 제조방법
NL2000999C2 (nl) * 2007-11-13 2009-05-14 Stichting Energie Werkwijze voor het fabriceren van kristallijn silicium zonnecellen met gebruikmaking van co-diffusie van boor en fosfor.
BRPI0909430A2 (pt) * 2008-03-10 2015-12-08 Tata Chemicals Ltd processo para preparação de nanopartículas de óxido de zinco
WO2010039634A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 The Regents Of The University Of California Controlled alignment in polymeric solar cells
KR20090057205A (ko) * 2009-05-16 2009-06-04 이정호 박막 태양전지

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9172022B2 (en) 2011-12-01 2015-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Composite structure of graphene and polymer and method of manufacturing the same
WO2013126171A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-29 Micron Technology, Inc. Integrated circuitry components, switches, and memory cells
US9368581B2 (en) 2012-02-20 2016-06-14 Micron Technology, Inc. Integrated circuitry components, switches, and memory cells
US9704879B2 (en) 2012-02-20 2017-07-11 Micron Technology, Inc. Integrated circuitry components, switches, and memory cells
KR101367413B1 (ko) * 2012-08-22 2014-02-27 도시바삼성스토리지테크놀러지코리아 주식회사 광 기록장치, 및 이를 이용한 그래핀 제조 방법 및 장치
KR102449581B1 (ko) * 2021-09-13 2022-09-30 송호철 흑연형 바이폴라 플레이트의 제조방법 및 이를 통해 제조한 고밀도 흑연형 바이폴라 플레이트

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