KR20120140226A - 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자 - Google Patents
광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120140226A KR20120140226A KR1020120117368A KR20120117368A KR20120140226A KR 20120140226 A KR20120140226 A KR 20120140226A KR 1020120117368 A KR1020120117368 A KR 1020120117368A KR 20120117368 A KR20120117368 A KR 20120117368A KR 20120140226 A KR20120140226 A KR 20120140226A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gan
- photoelectric
- gan led
- layer
- contact line
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 8
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000009975 flexible effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 13
- 108010035848 Channelrhodopsins Proteins 0.000 claims description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 70
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 59
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 11
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 102000010175 Opsin Human genes 0.000 description 2
- 108050001704 Opsin Proteins 0.000 description 2
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 2
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 2
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000020339 Spinal injury Diseases 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 210000003618 cortical neuron Anatomy 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007831 electrophysiology Effects 0.000 description 1
- 238000002001 electrophysiology Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 210000004798 organs belonging to the digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 230000037387 scars Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 210000001032 spinal nerve Anatomy 0.000 description 1
- 210000000106 sweat gland Anatomy 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 210000003932 urinary bladder Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12041—LED
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
유전학용 GaN LED 어레이 소자 제조방법, 이에 따라 제조된 GaN LED 어레이 소자가 제공된다.
Description
본 발명은 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광유전학에 있어 가벼운 무게, 생체 이식 가능, 크기 조절을 통하여 좁은 공간에서 사용될 수 있는 점 등으로 매우 유용한, 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자에 관한 것이다.
광유전학은 광학(optics)과 유전공학(genetics)을 융합한 학문 기술 분야로, Stanford 대학의 Deisseroth 교수의 실험실에서 개발 및 발전되었다. 광유전학은 빛으로 신경세포를 조절하는 첨단기술로, 빛에 민감한 채널로돕신2 (Channelrhodopsin2, ChR2: GaN가 방출하는 푸른빛에 반응)와 같은 세포막의 단백질 유전자를 바이러스 벡터를 이용해 실험동물의 신경세포에 삽입해 빛의 파장에 따라 신경세포가 자극을 받아서 활성화되거나 억제되어 조절할 수 있다. 광유전학의 광 자극은 전기생리학을 적용한 전기 자극보다 좀 더 정교한 방법으로 높은 시공간적 해상도를 가지고 신경세포들을 조절할 수 있다. 현재까지의 광유전학을 이용한 실험에서는 뇌의 깊은 곳에 자극을 주기 위하여 외부와 연결된 광섬유를 집어넣었지만 이는 뇌에 손상을 미칠 수 있고, 이 자극은 특정 부위에만 한정되어 뇌에 원하는 패턴의 자극을 줄 수 없다는 한계가 있다. 즉, 이와 같은 종래 기술의 문제들은 모두 광원이 단단한 물질임에 반해 뇌는 전체적으로 구형이고 굴곡이 많기 때문에 발생한다. 따라서 휘어짐이 가능한 유연한 (flexible) 광원을 이용하면 뇌의 손상 없이 자극을 줄 수 있고, 또한 배열된 광원들을 사용하면 뇌에 특정 패턴의 자극을 줄 수 있으며, 만약에 광원이 생체 내부에 이식된 유연한 배터리로 구동되거나, 이 배터리가 2차 전지가 되어 생체 내의 나노발전기(nanogenerator)에 의해 인체 내에서 에너지를 얻어 충전 된다면 외부와의 연결이나 추가적인 수술 없이도 실험중인 동물이나 환자에게 장기적으로 좀 더 자유로운 활동을 보장할 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유연한 GaN 무기물 기반의 광유전학의 광자극을 위한 LED 소자를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 플라스틱 기판 상에 적층된 광유전학 GaN LED 소자로서, 상기 광유전학 GaN LED 소자는 470 nm 이하 파장대의 푸른빛을 발생시켜, 이에 반응하는 단백질을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 광유전학 GaN LED 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광유전학 GaN LED 소자는 복수 개의 단위 소자가 어레이를 이루는 구조이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광유전학 GaN LED 소자는 상기 희생기판으로부터 분리된 후, 상기 플라스틱 기판으로 전사된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광유전학 GaN LED 소자로부터 발생하는 푸른빛에 자극받는 단백질은 채널로돕신(Channelrhodopsin 2, ChR2)이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자로서, 플라스틱 기판 위에 적층된 복수 개의 GaN LED 단위 소자 어레이;상기 복수 개의 GaN LED단위소자와 각각 연결된 컨택라인; 및 상기 복수 개의 GaN LED 단위소자 상에 적층된 패시베이션층; 을 포함하며, 상기 패시베이션 층을 통하여 상기 컨택라인 일부가 외부로 노출되며, 상기 광유전학 GaN LED 단위 소자 어레이는 470 nm 이하 파장대의 푸른빛을 발생시켜, 이에 반응하는 단백질을 활성화시키는 것을 특징으로 하는, 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 GaN LED 단위 소자는 n-GaN층, 액티브층인 멀티-양자웰층(multi-quantum well, MQW) 및 p-GaN층을 포함하며, 상기 n-GaN층 및 p-GaN 층은 서로 단차를 이루며, 상기 n-GaN층 및 p-GaN층상에는 컨택라인이 각각 적층된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자는, 상기 n-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제 1 컨택라인과, 상기 p-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제 2 컨택라인을 포함하며, 상기 제 1 컨택라인과 제 2 컨택라인은 각각 복수 개의 단위 소자를 공통으로 연결하며, 상기 제 1 컨택라인과 제 2 컨택라인은 서로 수직 교차한다.
본 발명은 또한 상술한 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자를 생체 내에 이식한 후, 상기 광유전학 GaN LED 어레이 소자에서 빛을 발생시켜, 생체를 자극하는 방식의 광 유전학의 광 자극 방법을 제공한다.
발명에 따른 유연성의 GaN LED 소자는 구 형태의 두개골이나 두개골 뼈 바로 아래에 위치하는 주름진 대뇌피질(인지, 사고, 언어, 기억 등의 역할, 특히 파킨슨 병은 표면에 위치하는 신경세포에 의한 증상) 등의 구불구불한 표면 자극이 쉽고, 좌뇌와 우뇌 사이 심층의 협소한 위치에도 이식 가능하다. 또한 복수 개로 구성되며, 각각이 독립적으로 온/오프되는 LED 어레이를 통해 여러 부위에 신경세포의 빛 온-오프 자극이 가능하므로 신경 회로의 규명이 용이해진다.
도 1 내지 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 광유전학의광자극을 위한, 유연성의 GaN LED 어레이 소자의 제조방법의 단계별 공정 모식도이다.
도 25 내지 29는 본 발명에 따른 유연성의 광유전학용 GaN LED 소자를 이용한 광자극 방법을 설명하는 도면이다.
도 25 내지 29는 본 발명에 따른 유연성의 광유전학용 GaN LED 소자를 이용한 광자극 방법을 설명하는 도면이다.
이하 바람직한 실시예 및 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명한다. 하지만, 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 명세서에 첨부된 도면은 모두 전체 평면도 및 부분 단면(A-A')을 절개한 단면도의 형식으로 해석된다.
본 명세서에서 플라스틱 기판은 유연성, 즉, 플렉서블 특성을 가지는 임의의 모든 기판을 다 포함하는 것으로 해석되며, 보다 명확하게는 플렉서블중합체 기판을 의미한다.
도 1 내지 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 광유전학의 광자극을 위한, 유연성의 GaN LED 어레이 소자의 제조방법의 단계별 공정 모식도이다.
도 1에서는 희생기판이 사파이어 기판(100)이 개시된다.
도 2를 참조하면, 상기 기판(100) 상에 순차적으로 버퍼층(201), n-GaN층(202), 액티브층인멀티-양자웰층(multi-quantum well, MQW, 203) 및 p-GaN층(204)을 적층시킨다. 여기에서, n-GaN층 및 p-GaN층은 n형 불순물 또는 p형 불순물을 도핑시킨 질화갈륨층을 의미한다.
도 3을 참조하면, 상기 p-GaN층(204) 상에 포토레지스트층(301)을 도포하고, 다시 패턴된제 1 마스크(302)를 이용, 포토레지스트 공정을 진행, 순차적으로 p-GaN층 및 멀티-양자웰층을 식각하여, 소자층 하부의 n-GaN층(202)을 외부로 노출시킨다(도 4 및 5 참조). 노출되는 n-GaN층 영역(205)은 서로 이격되며, 소정의 너비와 길이를 가지는 사각 구조일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이러한 형태에 제한되지 않는다.
도 6을 참조하면, 상기 노출되는 n-GaN층 영역(205) 및 이에 인접한 p-GaN층(203) 상에 각각 제 1 및 제 2컨택 금속(206)이 적층된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 컨택 금속(206)은 Au/Cr 금속이었으며, 600℃로 1분간 열처리하는 방식으로 아래의 접촉층과 오믹컨택을 형성한다.
도 7을 참조하면, 상기 소자층 전체에 대하여 제 1 금속층(207)이 적층되며, 이로써 상기 노출된 n-GaN 영역 및 p-GaN층은 상기 지지 금속층(207)으로 덮인다. 본 발명에서 상기 지지 금속층(207)은 GaN소자의 전사를 위한 전사기판과의 균일한 접촉 면적을 제공한다.
도 8 내지 10을 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 컨택 금속을 포함하는 단위 소자 영역 상에 제 2 마스크(304)를 적층한 후, 포토레지스트 공정을 이용, 식각 공정을 진행한다. 이로써 상기 제 2 마스크(304)가 형성된 소자 영역을 제외한 나머지 영역의 소자층은 모두 제거된다. 여기에서 상기 소자 영역은 n-GaN층 영역(205) 및 인접한 p-GaN층 상의 제 2 컨택 금속을 포함하는 영역을 의미한다. 도 10에서 볼 수 있듯이, 딱딱한 희생기판(100) 상에 복수 개의 단위 LED소자가 서로 이격된 형태로 형성된, 소위 GaN LED 어레이가 형성되며, 상기 GaN LED소자는 각각 독립적으로 온-오프될 수 있도록 컨택 라인이 전사 후 형성된다.
도 11 내지 13을 참조하면, 상기 희생기판(100)의 후면에리프토-오프 공정을 위한 레이저 빔(400)이 소자 영역에 대응되는 위치로 조사되며, 이후 PDMS와 같은 전사기판(210)이 상기 단위 소자에 접촉된 후, 이격되어 희생기판(100)으로부터 소자를 분리한다.
도 14에는 유연성을 가지는 플라스틱 기판(500)이 개시된다.
도 15 및 16을 참조하면, 상기 플라스틱 기판(500) 상에 접착층(501)을 도포하고, 이후 희생기판(100)으로부터 분리된 소자를 상기 접착층(501)에접촉시킴으로써, 상기 소자를 전사시킨다.
도 17을 참조하면, 상기 지지 금속층은 제거되며, 이로써 n-GaN 층과 p-GaN층이 노출되며, 동시에 n-GaN 층상의 컨택 금속(206) 또한 노출된다. 상기 제거는 식각액을 통한 습식 방식일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
도 18을 참조하면, 전기적인 패시베이션을 형성하기 위한 제 1 패시베이션층(310)이 적층된다. 본 발명에서 제 1 패시베이션층(310)은 투명한 수지층으로서, SU8, PI, PU 등이 패시베이션층(310)의 구성물질로 사용될 수 있다. 이후, n-GaN층과 p-Gan층 상의 컨택 금속과의 컨택 라인을 형성하기 위한 제 3 마스크(305)가 사용되며, 도 19에 도시한 바와 같이 n-GaN층과 p-Gan층 상의 컨택 금속(206)은 식각 공정에 의하여 개구되어, 외부로 노출된다.
도 19를 참조하면, n-GaN층 상의 컨택 금속 상에 제 1금속 라인(502)이 적층된 후, 패터닝된다. 상기 제 1 금속라인은 도 19에서 개구된 부분을 모두 채우는 방식으로 적층되고, 이후 복수 개의 단위 소자를 하나의 라인으로 연결하는 형태로 패터닝된다. 도 20에서는 3개의 단위 소자를 하나의 제 1 금속라인(502)이 모두 전기적으로 연결하며, 상기 제 1 금속라인(502)의 단부에는 라인의 너비보다 큰 패드가 형성되어 있다.
도 21 및 22를 참조하면, 상기 소자 상에 제 2 패시베이션층(320)이 적층되고, 마스크(306)를 사용, 포토레지스트 공정을 진행한다. 이로써, 도 22에서 도시된 바와 같이 p-GaN층 상에 노출된 컨택금속(206)이 노출되고, 아울러 도 20에서 도시된 바와 같이, n-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제1 금속라인(502)의 단부인 패드가 노출된다.
도 23을 참조하면, 상기 노출된 p-GaN층 상의 컨택금속(206)과 연결된 제 2 금속라인(503)이 형성되며, 이로써 n-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제 1 컨택라인(502)과, p-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제 2 컨택라인(503)이 형성되며, 상기 제 1 컨택라인(502)와 제 2 컨택라인(503)은 높이를 달리하면서, 서로 수직으로 교차한다. 즉, 상기 제 1 컨택라인(520)와 제 2 컨택라인(503)은 복수의 단위 소자를 종과 열로 전기적으로 연결하며, 상기 제 2 컨택라인(503) 또한 단부에는 라인 너비보다 더 넓은 패드가 형성된다.
도 24를 참조하면, 소자 상에 제 3 패시베이션층(330)이 형성된 후, 상기 제 2 컨택라인(503)의 전기적 연결을 위하여, 상기 제 2 컨택라인(503) 단부의 패드가 노출되도록 상기 제 3 패시베이션층(330)이 패터닝된다.
이로써 제 1 컨택라인의 패드와 제 2 컨택라인의 패드만 제 3 패시베이션층(330)을 통하여 노출된, 유연성의 광유전학용 GaN LED 소자가 제조된다.
본 발명에 따른 유연성의 GaN LED 소자는 구 형태의 두개골이나 두개골 뼈 바로 아래에 위치하는 주름진 대뇌피질(인지, 사고, 언어, 기억 등의 역할, 특히 파킨슨병은 표면에 위치하는 신경세포에 의한 증상) 등의 구불구불한 표면 자극이 쉽고, 좌뇌와 우뇌 사이 심층의 협소한 위치에도 이식 가능하다.
또한 복수 개로 구성되며, 각각이 독립적으로 온/오프되는 LED 어레이를 통해 여러 부위에 신경세포의 빛 온-오프 자극이 가능하므로 신경 회로의 규명이 용이해진다.
도 25 내지 29는 본 발명에 따른 유연성의 광유전학용 GaN LED 소자를 이용한 광자극 방법을 설명하는 도면이다.
도 25를 참조하면, 대뇌 피질 신경세포에 opsin(채널로돕신, ChR2)이 주입된다.
도 26을 참조하면, 본 발명에 따른 GaN LED 어레이 소자(700)에 의하여 발생한 빛으로 opsin(채널로돕신, ChR2)이 주입된 뇌 영역을 자극한다. 이때 일부 단위 GaN LED 소자는 빛을 발생시키며(700a), 일부는 빛을 발생시키지 않는다(700b). 즉, 본 발명에 따라 제조된 광유전학 GaN LED 소자는 470 nm 이하 파장대의 푸른빛을 발생시키며, 이에 반응하는 단백질을 활성화시키는데, 이때 GaN LED로부터 발생하는 푸른빛에 자극받는 단백질은 채널로돕신(Channelrhodopsin 2, ChR2)이다.
도 27 및 28은 나노제너레이터(nanogenerator)와 함께 본 발명에 따른 광유전학용 GaN LED 소자를 함께 사용한 예를 나타낸다.
도 27 및 28을 참조하면, 심장에 부착되어, 심장 박동에 따라 전력을 생산할 수 있는 나노제너레이터(701)가 도시되며, 상기 나노제너레이터(701)로부터 생산된 전력은 다시 유연성 이차전지(702)에 충전되고, 다시 이차전지(702)로부터 본 발명에 따른 GaN LED 어레이 소자(700)에 전기를 공급할 수 있다. 이로써 외부와의 연결이나 추가적인 수술 없이도 실험중인 동물이나 환자에게 좀 더 자유로운 활동을 보장될 수 있다.
도 29는 본 발명에 따른 GaN LED 어레이 소자의 다양한 이용예를 나타내는 도면이다.
도 29를 참조하면, 살아있는 생쥐의 뇌 부위를 유연한 LED를 이용하여 선택적으로 자극한 후, 움직임의 변화를 관찰하거나, 생쥐를 stereotaxic frame에 고정시킨 후 뇌의 여러 부위에 자극을 주어 행동변화를 관찰하는 등의 부위 특이적, 패턴 자극 특이적 기능연구를 수행 할 수 있다.
본 발명에 따른 GaN LED 어레이 소자는 광유전학에 있어 가벼운 무게, 생체 이식 가능, 크기 조절을 통하여 좁은 공간에서 사용될 수 있는 점 등으로 매우 유용하다. 예를 들어, 척추 뼈 사이사이로 가지처럼 나오는 신경 세포는 구조적으로 그 부위에 디스크가 생기거나, 외상 등으로 다치거나, 척추 뼈가 휘어져 있는 등의 경우라면, 훨씬 쉽게 척추 신경 세포가 손상될 수 있다. 척추 신경 세포의 흉터(손상)는 다양한 신체 증상과 연관(소화기관, 심장, 혈관, 방광, 땀샘 등에 문제)되어있다. 하지만, 척추의 형태가 평평하지 않고 구부러지기 때문에 견고한 LED는 이용이 불가능하므로 본 발명에 다른 유연성 LED소자가 이식되어 사용되기 유리하다. 특히 생체 내에서 자체 전력 공급이 가능한 본 발명에 따른 옵토제네틱 시스템은 거동이 불편한 척추 손상 환자에게 유용하다.
Claims (10)
- 플라스틱 기판 상에 적층된 광유전학 GaN LED 소자로서, 상기 광유전학 GaN LED 소자는 470 nm 이하 파장대의 푸른빛을 발생시켜, 이에 반응하는 단백질을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 광유전학 GaN LED 소자.
- 제 1항에 있어서,
상기 광유전학 GaN LED 소자는 복수 개의 단위 소자가 어레이를 이루는 구조인 것을 특징으로 하는 광유전학 GaN LED 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 광유전학 GaN LED 소자는 상기 희생기판으로부터 분리된 후, 상기 플라스틱 기판으로 전사된 것을 특징으로 하는 광유전학 GaN LED 소자.
- 제 4항에 있어서,
상기 광유전학 GaN LED 소자로부터 발생하는 푸른빛에 자극받는 단백질은 채널로돕신(Channelrhodopsin 2, ChR2)인 것을 특징으로 하는 광유전학 GaN LED 소자. - 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자로서,
플라스틱 기판 위에 적층된 복수 개의 GaN LED 단위 소자 어레이;
상기 복수 개의 GaN LED단위소자와 각각 연결된 컨택라인; 및
상기 복수 개의 GaN LED 단위소자 상에 적층된 패시베이션층; 을 포함하며, 상기 패시베이션 층을 통하여 상기 컨택라인 일부가 외부로 노출되며, 상기 광유전학 GaN LED 단위 소자 어레이는 470 nm 이하 파장대의 푸른빛을 발생시켜, 이에 반응하는 단백질을 활성화시키는 것을 특징으로 하는, 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자. - 제 5항에 있어서,
상기 GaN LED 단위 소자는 n-GaN층, 액티브층인 멀티-양자웰층(multi-quantum well, MQW) 및 p-GaN층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자. - 제 6항에 있어서,
상기 n-GaN층 및 p-GaN 층은 서로 단차를 이루며, 상기 n-GaN층 및 p-GaN층상에는 컨택라인이 각각 적층된 것을 특징으로 하는, 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자. - 제 7항에 있어서, 상기 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자는,
상기 n-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제 1 컨택라인과, 상기 p-GaN층 상의 컨택금속과 연결된 제 2 컨택라인을 포함하며, 상기 제 1 컨택라인과 제 2 컨택라인은 각각 복수 개의 단위 소자를 공통으로 연결하는 것을 특징으로 하는, 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자. - 제 9항에 있어서,
상기 제 1 컨택라인과 제 2 컨택라인은 서로 수직 교차하는 것을 특징으로 하는, 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자. - 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 유연성을 갖는 광유전학 GaN LED 어레이 소자를 생체 내에 이식한 후, 상기 광유전학 GaN LED 어레이 소자에서 빛을 발생시켜, 생체를 자극하는 방식의 광 유전학의 광 자극 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120117368A KR101339412B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120117368A KR101339412B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110045646A Division KR101328529B1 (ko) | 2011-05-16 | 2011-05-16 | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 제조방법, 이에 따라 제조된 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120140226A true KR20120140226A (ko) | 2012-12-28 |
| KR101339412B1 KR101339412B1 (ko) | 2013-12-10 |
Family
ID=47906332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120117368A KR101339412B1 (ko) | 2012-10-22 | 2012-10-22 | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101339412B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101362516B1 (ko) * | 2013-02-07 | 2014-02-14 | 한국과학기술원 | 플렉서블 수직형 발광다이오드 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL148948A0 (en) * | 1996-01-08 | 2002-11-10 | Impulse Dynamics Nv | Electrical muscle controller |
| KR100690323B1 (ko) * | 2006-03-08 | 2007-03-12 | 서울옵토디바이스주식회사 | 배선들을 갖는 교류용 발광 다이오드 및 그것을 제조하는방법 |
-
2012
- 2012-10-22 KR KR1020120117368A patent/KR101339412B1/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101362516B1 (ko) * | 2013-02-07 | 2014-02-14 | 한국과학기술원 | 플렉서블 수직형 발광다이오드 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101339412B1 (ko) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120295376A1 (en) | Method for manufacturing a led array device, and led array device manufactured thereby | |
| Won et al. | Wireless and battery-free technologies for neuroengineering | |
| Goncalves et al. | Design and manufacturing challenges of optogenetic neural interfaces: a review | |
| Lee et al. | Optogenetic control of body movements via flexible vertical light-emitting diodes on brain surface | |
| Kwon et al. | Opto-μECoG array: A hybrid neural interface with transparent μECoG electrode array and integrated LEDs for optogenetics | |
| US10617300B2 (en) | Injectable and implantable cellular-scale electronic devices | |
| US11160489B2 (en) | Wireless optofluidic systems for programmable in vivo pharmacology and optogenetics | |
| WO2017004531A1 (en) | Fully implantable soft medical devices for interfacing with biological tissue | |
| US20180169431A1 (en) | Flexible LED Light Pad For Phototherapy | |
| US11724121B2 (en) | System and method for directing light into a patients eye | |
| JP6462108B2 (ja) | 光照射用基板および光照射装置 | |
| Giselbrecht et al. | The chemistry of cyborgs—interfacing technical devices with organisms | |
| Kwon et al. | Integrated slanted microneedle-LED array for optogenetics | |
| KR101328529B1 (ko) | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 제조방법, 이에 따라 제조된 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 | |
| Jeong et al. | An implantable optogenetic stimulator wirelessly powered by flexible photovoltaics with near-infrared (NIR) light | |
| Kwon et al. | Opto-μECoG array: Transparent μECoG electrode array and integrated LEDs for optogenetics | |
| CN106308754A (zh) | 一种可植入式微型led神经探针 | |
| KR101448260B1 (ko) | 탈모증 치료를 위한 다파장 레이저 조사기 | |
| KR101339412B1 (ko) | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 소자 | |
| KR20130071449A (ko) | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 | |
| KR101328006B1 (ko) | 유연성 질화갈륨 발광다이오드 소자 제조방법 및 이에 따라 제조된 유연성 질화갈륨 발광다이오드 소자 | |
| JP2024012108A (ja) | 個人用組み合わせ刺激ｌｅｄマスク | |
| KR20130008224A (ko) | 유연성 질화갈륨 발광다이오드 소자 제조방법 및 이에 따라 제조된 유연성 질화갈륨 발광다이오드 소자 | |
| CN109475751A (zh) | 光照射用基板 | |
| KR101449794B1 (ko) | 광역학 치료용 플렉서블 광소자 제조방법 및 이에 따라 제조된 플렉서블 광소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161129 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171124 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181203 Year of fee payment: 6 |