KR20140083627A - Dielectrophoresis device using transparent electrode and manufacture method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유전영동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노소재를 조작하여 특정 위치에 위치시키거나 제어하는 기술 중의 하나인 유전영동을 이용한 투명전극 기반의 유전영동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a transparent electrode-based dielectrophoretic device using dielectrophoresis, which is one of techniques for positioning and controlling a nano material at a specific position, and a method for manufacturing the same .
반도체 물질은 전자 공학, 광-전자공학 및 광학 등의 분야에 있어서 다양하고 거대한 응용 가능성을 갖고 있다. 특히, 나노와이어, 나노입자 및 다른 나노구조와 같은 나노구조체는 자외선(UV) 레이저, UV 센서, 태양 전지 및 가스 센서와 같은 다양한 응용을 위해 연구되어 왔다. 최근 나노구조 물질의 연구 및 개발이 큰 관심을 끌고 있는 추세이지만, 상기 나노구조 물질에 기반한 장치의 설계 및 제조는 여전히 큰 과제로 남아있다. 상기 나노구조 물질에 기반한 장치의 특징들을 연구하기 위해, 각각의 나노단편(nanosegment) 또는 그들의 접합에 전기적 접촉을 만드는 것이 중요하다.Semiconductor materials have a wide variety of applications in the fields of electronics, optoelectronics, and optics. In particular, nanostructures such as nanowires, nanoparticles and other nanostructures have been studied for a variety of applications such as ultraviolet (UV) lasers, UV sensors, solar cells and gas sensors. Recently, research and development of nanostructured materials have attracted great interest, but the design and manufacture of devices based on the nanostructured materials are still a big challenge. In order to study the features of the device based on the nanostructured material, it is important to make electrical contact to each nanoscopic segment or their junction.
지난 10 년에 걸쳐, 금(Au) 나노-콜로이드, DNA와 같은 바이오 물질, 탄소 나노튜브, 및 반도체 나노와이어와 같은 다양한 물질의 DEP(dielectrophoresis; 유전영동) 정렬을 폭넓게 연구해 왔다. 여기서, 이들은 가스 센서, 바이오 센서와 같은 바이오테크놀로지(BT), 전계-효과 트랜지스터(FET), 분자 전자공학 및 정보 기술(IT), BT 및 NT의 융합테크놀로지에 기반한 다른 잠재력이 있는 영역에 실용적으로 응용될 수 있다. 전자공학 및 광전자공학 장치에 기반한 반도체를 구현하기 위한 응용 방법으로 금속 및 탄소 나노튜브를 조작하는데 폭넓게 사용된 주목할 만한 DEP 방법의 특징 대신 상기 DEP 방법 상에 기반한 반도체 나노 장치의 제조는 아직 보고된 바 없다.Over the past decade, we have extensively studied DEP (dielectrophoresis) alignment of various materials such as gold (Au) nano-colloids, DNA-like biomaterials, carbon nanotubes, and semiconductor nanowires. Here, they are practically applicable to other potential areas based on fusion technologies such as gas sensors, biosensors (BT), field-effect transistors (FET), molecular electronics and information technology Can be applied. The fabrication of semiconductor nanodevices based on the DEP method has not yet been reported, instead of the notable feature of the DEP method widely used for manipulating metals and carbon nanotubes as an application method for implementing semiconductors based on electronics and optoelectronic devices none.
또한, 나노 전자공학에 있어서 나노 디바이스를 구현하기 위해 나노 물질을 나노갭 전극 내에 위치시키는 것을 제어하는 기술에 대한 필요성이 대두되었다.
There is also a need for a technique for controlling the placement of nanomaterials in nanogap electrodes to implement nanodevices in nanotechnology.
본 발명에 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0138478호(2011.12.28. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 나노와이어 소자를 임의 형태로 프린팅하여 나노 소자를 제조하는 방법 및 상기 방법에 사용되는 중간체 빌딩 블록이 개시되어 있다.A prior art related to the present invention is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0138478 (published on Dec. 28, 2011), which discloses a method of manufacturing a nanodevice by printing a nanowire device in an arbitrary form, ≪ / RTI > is disclosed.
본 발명의 목적은 유전영동에 의하여 나노갭 전극들 사이에 형성된 반도체 나노 입자들을 정렬시킬 수 있는 투명전극 기반의 유전영동 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a transparent electrode-based dielectrophoretic device capable of aligning semiconductor nanoparticles formed between nanogap electrodes by dielectrophoresis, and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법은 (a) 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계; (b) 상기 포토레지스트가 도포된 기판에 소프트 베이크(Soft bake)를 실시하는 단계; (c) 상기 소프트 베이크를 실시한 기판을 UV램프에 노출시켜 노광을 실시하는 단계; (d) 상기 노광을 실시한 기판에 포스트 베이크(Post exposure bake)를 실시하는 단계; (e) 상기 포스트 베이크를 실시한 기판을 현상액에 담궈 현상 및 식각 공정을 실시하는 단계; (f) 상기 현상 및 식각 공정이 완료된 기판에 투명전극을 증착하는 단계; 및 (g) 상기 투명전극이 증착된 기판을 스트립(Strip) 용액에 담궈 상기 포토레지스트를 제거하여 투명전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a transparent electrode-based dielectrophoretic device, comprising: (a) applying a photoresist on a substrate; (b) performing a soft bake on the substrate coated with the photoresist; (c) exposing the substrate subjected to the soft baking to a UV lamp to perform exposure; (d) performing a post exposure bake on the exposed substrate; (e) immersing the post-baked substrate in a developer to perform a developing and etching process; (f) depositing a transparent electrode on the substrate on which the development and etching process is completed; And (g) immersing the substrate on which the transparent electrode is deposited in a strip solution, and removing the photoresist to form a transparent electrode pattern.
본 발명은 기판을 유리나 고분자 필름과 같은 투명기판을 사용하고, 그 위에 형성되는 전극 또한 투명전극으로 제조할 수 있으며, 유전영동에 의하여 나노갭 전극들 사이에 형성된 반도체 나노 입자들을 정렬시킬 수 있는 투명전극 기반의 유전영동 소자를 제조할 수 있다.
In the present invention, a transparent substrate such as glass or polymer film can be used as a substrate, electrodes formed thereon can also be made as transparent electrodes, transparent electrodes capable of aligning semiconductor nanoparticles formed between nanogap electrodes by dielectrophoresis Electrode-based dielectrophoretic device can be manufactured.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 모식도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 투명 전극패턴들을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 투명전극패턴의 주파수 500Hz일 경우, 나노튜브의 배열을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 TiO₂나노튜브를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a flow chart showing a manufacturing method of a transparent electrode-based dielectrophoretic device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram showing a method of manufacturing a transparent electrode-based dielectrophoretic device according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 show transparent electrode patterns of a transparent electrode-based dielectrophoretic device according to the present invention.
FIG. 6 illustrates the arrangement of nanotubes when the frequency of the transparent electrode pattern of the transparent electrode-based dielectrophoretic device according to the present invention is 500 Hz.
7 shows a TiO 2 nanotube according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자 및 그 제조 방법에 관하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, a transparent electrode-based dielectrophoretic device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 모식도이다.FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a method of fabricating a transparent electrode-based dielectrophoretic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a process for manufacturing a transparent electrode- to be.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 투명전극 기반의 유전영동(DEP: Dielectrophoresis) 소자의 제조방법은 포토레지스트 도포 단계(S110, 2a), 소프트 베이크(소프트 베이크) 실시 단계(S120, 2b), UV 노광 실시 단계(S130, 2c), 포스트 베이크(포스트 베이크) 실시 단계(S140, 2d), 현상 및 식각 공정 실시 단계(S150, 2e), 투명전극 증착 단계(S160, 2f) 및 포토레지스트 제거 단계(S170, 2g)를 포함한다.
1 and 2, a method of fabricating a transparent electrode-based dielectrophoresis (DEP) device according to an embodiment of the present invention includes a photoresist application step (S110, 2a), a soft bake (soft bake) (S130, 2b), a post-baking (post-baking) step S140, 2d, a developing and etching step S150, 2e, a transparent electrode deposition step S160 , 2f, and photoresist removal steps S170, 2g.
포토레지스트 도포Photoresist application
포토레지스트 도포 단계(S110, 2a)는 우선, 가로와 세로가 각각 2 ~ 5cm인 정사각형 Glass 기판(10)을 준비할 수 있다. 이때, 기판(10)의 크기 및 소재는 당업자의 용도에 맞게 변경할 수 있다. 유전영동 소자에 적용 가능한 기판으로는 투명한 유리기판 또는 고분자 필름이 있는데, 고분자 필름으로는 PET(Polyethyleneterephthalate), PI(Polyimide), PEN(Polyethylene Naphthalate), PC (Polycarbonate) 등을 적용할 수 있다.In the photoresist applying step (S110, 2a), a
준비된 기판(10)을 스핀코터 장비를 이용하여 기판에 포토레지스트를 2 ~ 3 방울 떨어뜨린 후, 기판을 높은 회전수로 회전시켜 기판 전체에 포토레지스트를 도포할 수 있다. 이와 같이 도포된 포토레지스트의 두께는 약 1.5㎛~2㎛로 형성될 수 있다. 이때, 도포는 2500 ~ 3500rpm 조건으로 10 ~ 30sec 동안 실시하는 것이 바람직하다. The prepared
이때, 포토레지스트 도포 단계에서, 회전 속도가 2500rpm 미만이거나, 또는 회전 시간이 10sec 미만일 경우에는 1.5㎛~2㎛보다 더 두껍게 도포되어 포토레지스트 현상 과정에서 식각이 잘 안 될 수 있다. 반대로, 회전 속도가 3500rpm을 초과하거나, 또는 회전 시간이 30sec를 초과할 경우에는 1.5㎛ 미만의 두께가 형성되어, 현상 시 현상 시간이 너무 짧아 패턴이 형성되기 전에 패턴이 없는 포토레지스트 영역이 같이 현상되는 경우가 생기기 때문에 패턴 구현이 힘들어진다
In this case, when the rotation speed is less than 2500 rpm or the rotation time is less than 10 sec in the photoresist coating step, the coating is applied in a thickness larger than 1.5 탆 to 2 탆, which may result in poor etching in the photoresist developing process. On the contrary, when the rotation speed exceeds 3500 rpm or the rotation time exceeds 30 sec, a thickness of less than 1.5 mu m is formed and the development time during development is too short, The pattern is difficult to implement.
소프트 soft 베이크Bake
소프트 베이크 실시 단계(S120, 2b)는 포토레지스트가 도포된 기판(10)을 핫 플레이트(Hot plate; 20) 또는 오븐 장비를 이용하여 90 ~ 100℃의 온도에서 80 ~ 100초 동안 소프트 베이크를 진행하여 PR 용제(solvent)를 제거할 수 있다. 또한 기판과 포토레지스트의 접착력의 증가 및 포토레지스트의 도포 시, 회전으로 인해 형성된 스트레스를 제거할 수도 있다.
In the soft baking steps S120 and S2b, the
UV 노광UV exposure
UV 노광 실시 단계(S130, 2c)는 마스크를 통해 UV를 조사 함으로서 마스크상에 형성된 패턴을 포토레지스트가 코팅된 기판(10)에 전사하는 과정을 말한다. 이때, 포토레지스트의 종류에 따라 마스크 또한 네거티브 혹은 포지티브로 분류되며 네거티브 포토레지스트를 실시하면 기판에는 원상(original image)이 형성되며, 포지티브 포토레지스트를 실시할 경우에는 역상(reverse image)이 형성될 수 있다. 본 발명에서는 네거티브 방식으로 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. The UV exposure step (S130, 2c) refers to the process of transferring the pattern formed on the mask onto the
또한, 기판(10)을 355 ~ 375nm 파장대에서 350~400mJ/cm² 세기로 5 ~ 6초 동안 노출시켜 노광을 실시할 수 있다.
In addition, the
포스트 Post 베이크Bake
포스트 베이크(PEB) 실시 단계(S140, 2d)는 100 ~ 120℃의 온도에서 핫 플레이트(20)또는 오븐(Oven) 장비를 이용하여 80 ~ 100초 동안 진행할 수 있다. 이에 따라, 감광막의 내식각성 및 접착성이 증가할 수 있다.The post bake (PEB) implementation steps S140 and 2d may be performed at a temperature of 100-120 ° C for 80-100 seconds using the
이때, 네거티브 포토레지스트의 경우에는 자외선을 받은 부분에서 분자가 결속되므로 자외선에 노광된 부분이 현상액에 녹지 않는 상태가 된다. 한편 포지티브 포토레지스트의 경우에는 빛을 받은 부분에서 분자간의 결속이 약해지게 되어 자외선에 노광된 부분이 현상액에 녹는 상태가 된다.
At this time, in the case of a negative photoresist, since molecules are bound at a portion receiving ultraviolet rays, a portion exposed to ultraviolet rays is not dissolved in the developer. On the other hand, in the case of the positive photoresist, the binding between the molecules in the light receiving part is weakened, and the part exposed to the ultraviolet light is melted in the developing solution.
현상 및 식각Development and etching
현상 및 식각 공정 실시 단계(S150, 2e)는 현상액(30)에 노광 과정을 거친 기판(10)을 넣은 후, 8 ~ 10초 동안 퍼들(puddle) 식각을 진행할 수 있다. 식각 과정을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 포토레지스트를 녹여냄으로써 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. In the developing and etching process steps S150 and 2e, the
현상액(30)으로는 크게 염기성 수용액과 솔벤트류가 있다. 대부분은 KOH 수용액과 같은 염기 수용액을 사용할 수 있다. 본 실험의 네가티브 포토레지스트의 경우 Tetramethylammonium hydroxide(TMAH-2.4% 함유량)의 현상액을 사용하는 것이 바람직하다.The developing solution (30) is mainly a basic aqueous solution and a solvent. For the most part, an aqueous base solution such as KOH aqueous solution can be used. For the negative photoresist of this experiment, it is preferable to use a developer of Tetramethylammonium hydroxide (TMAH-2.4% content).
현상이 완료된 기판(10)을 깨끗한 D.I water를 이용하여 세척 한 후, 공기를 이용하여 완전히 건조시키면, 네거티브 PR 패턴 형성을 완료할 수 있다. 이와 같은 공정을 거친 PR 패턴 단면의 깊이는 약 1.5㎛~2㎛로 형성될 수 있다.
After completing the development, the
증착deposition
투명전극 증착 단계(S160, 2f)는 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통하여 PR 패턴에 약 30 ~ 300nm 두께의 투명전극을 증착 시킬 수 있다. 투명전극은 ITO(indium tin oxide), ATO(antimony-doped tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), PEDOT(poly3,4-ethylenedioxythiophene) 및 ZnO(zinc oxide) 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이 중 ITO를 이용하는 것이 바람직하다.The transparent electrode deposition steps S160 and S2f may deposit a transparent electrode having a thickness of about 30 to 300 nm on the PR pattern through a sputtering process. At least one selected from the group consisting of ITO (indium tin oxide), ATO (antimony-doped tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), PEDOT (poly3,4-ethylenedioxythiophene) and ZnO However, it is preferable to use ITO.
ITO 투명전극은 비저항이 1x10³Ω/cm이하, 면 저항이 10^³Ω/sq 이하로 전기 전도성이 우수하며, 380~780nm 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상이라는 성질을 만족시킬 수 있다.
The ITO transparent electrode has a resistivity of less than 1 × 10 3 Ω / cm and a surface resistance of less than 10 ΩΩ / sq, which is excellent in electrical conductivity and can satisfy the property that the transmittance in the range of visible light of 380 to 780 nm is more than 80%.
PRPR 제거 remove
포토레지스트 제거 단계(S170, 2g)는 포토레지스트 패턴이 없는 부분에 증착된 ITO 투명전극을 스트립(strip) 용액(50)에 넣고 50 ~ 90℃의 온도에서 10 ~ 30분 동안 스트립(Strip) 공정으로 포토레지스트를 제거할 수 있다. 따라서, 포토레지스트 패턴이 제거된 투명전극을 형성할 수 있다. 이를 통해, 투명전극 기반의 유전영동 소자를 형성할 수 있다.
In the photoresist removing step S170 and 2g, the ITO transparent electrode deposited on the portion without the photoresist pattern is placed in a
상기와 같은 과정으로 제조된 유전영동 소자는 기판 상의 투명전극 패턴 사이에 드롭(drop)되는 나노입자, 나노와이어 및 나노튜브, 나노시트 등의 나노소재를 조작하여 특정 위치에 위치시키거나 제어할 수 있다. 따라서, 다양한 나노소재를 분리, 배열, 배향함으로써, 다양한 응용제품을 제조할 수 있다.The dielectrophoretic device fabricated by the above process can be used to position or control nanomaterials such as nanoparticles, nanowires, nanotubes, and nanosheets dropping between transparent electrode patterns on a substrate by manipulating the nanomaterials. have. Thus, various applications can be manufactured by separating, arranging and orienting various nanomaterials.
이때, 0차원의 나노입자는 금속, 반도성 고분자 및 세라믹 나노입자, 복합체 나노입자로 형성될 수 있고, 1차원의 나노와이어 및 나노튜브는 금속, 반도성 고분자 및 세라믹 나노튜브, 복합체 나노튜브로 형성될 수 있다. 또한, 2차원의 나노시트는 그래핀 또는 산화물 등으로 형성될 수 있다.
At this time, the 0-dimensional nanoparticles can be formed of metal, semiconductive polymer, ceramic nanoparticles, and composite nanoparticles. One-dimensional nanowires and nanotubes can be formed of metals, semiconductive polymers and ceramic nanotubes, . Further, the two-dimensional nanosheet may be formed of graphene, oxide, or the like.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 투명 전극패턴들을 나타낸 것이다.3 to 5 show transparent electrode patterns of a transparent electrode-based dielectrophoretic device according to the present invention.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자는 전극갭(60)의 간격이 5㎛인 삼각형, 사각형, 구형의 투명전극패턴(3a, 3b, 3c)과 전극갭(60) 간격이 10㎛인 삼각형, 사각형, 구형의 투명전극패턴(3A, 3B, 3C)을 형성할 수 있다.3 to 5, the transparent electrode-based dielectrophoretic device according to the present invention includes transparent electrode patterns 3a, 3b, and 3c of triangular, rectangular, and spherical shapes having an
투명전극패턴은 전극이 서로 마주보며 평행한 구조이며, 전극 끝부분을 사각형, 삼각형, 구형의 3가지 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 각 전극갭(60)은 5㎛, 10㎛의 간격을 각각 적용할 수 있다. 이때, 전극갭(60)을 5㎛, 10㎛로 한 이유는 Ag 나노와이어와 탄소나노튜브(CNT)의 길이가 평균 2~5㎛ 되기 때문에, 전극갭(60)을 최소 5㎛로 유지할 수 있다. 또한, 나노소재가 오버랩핑(overlapping)으로 인하여 전극에 서로 연결될 수도 있으므로 이를 방지하기 위해 전극갭(60)을 10㎛로 제작할 수도 있다.It is preferable that the transparent electrode pattern has a structure in which the electrodes face each other and are parallel to each other, and the electrode end portion is formed in three structures of a quadrangle, a triangle, and a sphere. The
전극 끝 부분의 구조를 사각형, 삼각형, 구형으로 제작한 이유는 전극 사이에 대한 전기장의 분포 변화가 다르기 때문이다.The reason why the structure of the tip of the electrode is formed as a square, a triangle or a sphere is that the electric field distribution change between the electrodes is different.
전극의 끝 부분이 30° 기울기로 형성된 삼각형 모양인 전극(3a, 3A)은 샤프(sharp)한 꼭지점 부근의 전극 사이에서 급격한 전기장의 변화가 일어나며, 전기장의 세기가 한 점에 집중 되어 나노소재가 전극의 끝점으로 이동하게 되어 소수의 나노소재가 배열될 수 있는 구조물인 반면, 이러한 삼각형의 전극 구조는 전기장의 분포가 좁기 때문에 나노소재가 정확한 위치에 배열되기가 어려운 단점이 있다.The electrodes 3a and 3A having a triangular shape with the tip of the electrode formed at an inclination of 30 ° have a sudden electric field change between the electrodes near the sharp vertices and the electric field intensity is concentrated at one point, The electrode structure of the triangular electrode has a disadvantage in that it is difficult to arrange the nanomaterial at the correct position because the electric field is narrow.
전극의 끝 부분이 사각형인 전극(3b, 3B)은 전기장의 세기가 전극 중앙에서 가장 강하게 분포되는 것을 관측 할 수 있다.It is possible to observe that the intensity of the electric field is most strongly distributed at the center of the electrode in the electrodes 3b and 3B having the square end of the electrode.
전극 끝 부분이 구형인 전극(3c, 3C)은 삼각형 구조에 비하여 전기장의 분포 범위가 넓기 때문에 나노소재가 보다 안정적으로 배열될 확률이 높아진다.The electrodes 3c and 3c having the spherical tip of the electrode have a wider distribution range of the electric field than the triangular structure, and the probability that the nanomaterial is more stably arranged is increased.
따라서, 전극 구조에 따라 전기장의 분포 위치가 다르기 때문에, 본 실험에서는 3가지 형태의 전극패턴을 한 개의 소자에서 구현함으로써, 전기영동 테스트를 실시할 때, 나노 와이어의 배열 현상을 비교하며 관측할 수 있다.
Therefore, since the electric field distribution positions are different depending on the electrode structure, in this experiment, three kinds of electrode patterns are realized in one device, so that when the electrophoresis test is carried out, have.
도 6은 본 발명에 따른 투명전극 기반의 유전영동 소자의 투명전극패턴의 주파수 500Hz일 경우, 나노튜브의 배열을 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명에 따른 TiO₂나노튜브를 나타낸 것이다.FIG. 6 shows the arrangement of nanotubes when the frequency of the transparent electrode pattern of the transparent electrode-based dielectrophoretic device according to the present invention is 500 Hz, and FIG. 7 shows the TiO 2 nanotube according to the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 주파수가 500Hz일 경우, 전극이 마주보는 부분에 나노튜브가 배열되는 것을 관측할 수 있다. 이때, 나노튜브는 화학적으로 안정하고 활성이 크며, 기계적 성질이 양호한 TiO₂나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다. TiO₂나노튜브의 평균 직경은 1 ~ 5㎛이고, 튜브벽의 두께는 10nm ~ 60nm로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, when the frequency is 500 Hz, it can be observed that the nanotubes are arranged in the portion where the electrodes face each other. At this time, it is preferable to use TiO 2 nanotubes that are chemically stable, have high activity, and have good mechanical properties. The average diameter of the TiO 2 nanotubes is 1 to 5 μm, and the thickness of the tube wall may be 10 nm to 60 nm.
특히, 도 6을 참조하면, 전극 외 다른 부분에는 TiO₂나노튜브가 없는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 전극에 함수 발생기를 이용하여 전압과 주파수를 변화시킴에 따라, TiO₂나노튜브를 제어하여 원하는 위치로 배열할 수 있다.
In particular, referring to FIG. 6, it can be seen that there is no TiO 2 nanotube in other parts than the electrode. Accordingly, it is possible to arrange the TiO 2 nanotube to a desired position by changing the voltage and the frequency by using a function generator on the electrode.
본 발명에 따른 투명전극 기판의 유전영동 소자는 유체의 역학적인 원리인 유체 유량 조절에 의해 입자를 정렬하는 방법이 아닌, 전극 구조물 사이에 소량의 나노소재가 섞여 있는 용액을 1~2방울 떨어뜨린 후, 전극에 함수 발생기를 이용하여 AC 전압과 주파수를 인가하여 테스트 할 수 있다. 본 발명에 따른 ITO 투명전극의 특성을 이용하여 CNT, TiO2 나노튜브, Ag 나노와이어 등의 나노소재를 적용함으로써, 하나 또는 다수의 나노소재를 제어하여 원하는 위치로 배열할 수 있다. 이에 따라, 나노 구조물을 이용한 센서로서 멀티플 가스센서 개발 및 트랜지스터로 개발할 수 있다.
The dielectrophoretic element of the transparent electrode substrate according to the present invention is not a method of aligning particles by controlling the fluid flow rate which is a mechanical principle of a fluid but a method of dropping a solution containing a small amount of nanomaterials between electrode structures by 1 to 2 drops After that, it can be tested by applying AC voltage and frequency to the electrode using a function generator. By using the characteristics of the ITO transparent electrode according to the present invention, nanomaterials such as CNT, TiO 2 nanotube, and Ag nanowire can be used to arrange one or a plurality of nanomaterials to a desired position. Accordingly, a sensor using nanostructures can be developed as a multiple gas sensor and a transistor.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
S110 : 포토레지스트 도포 단계
S120 : 소프트 베이크 실시 단계
S130 : UV 노광 실시 단계
S140 : 포스트 베이크 실시 단계
S150 : 현상 및 식각 공정 단계
S160 : 투명전극 증착 단계
S170 : 포토레지스트 제거 단계
2a : 포토레지스트 도포 단계
2b : 소프트 베이크 실시 단계
2c : UV 노광 실시 단계
2d : 포스트 베이크 실시 단계
2e : 현상 및 식각 공정 단계
2f : 투명전극 증착 단계
2g : 포토레지스트 제거 단계
3a : 전극갭 간격 5㎛의 삼각형 ITO 전극패턴
3A : 전극갭 간격 10㎛의 삼각형 ITO 전극패턴
3b : 전극갭 간격 5㎛의 사각형 ITO 전극패턴
3B : 전극갭 간격 10㎛의 사각형 ITO 전극패턴
3c : 전극갭 간격 5㎛의 구형 ITO 전극패턴
3C : 전극갭 간격 10㎛의 구형 ITO 전극패턴
10 : 기판 20: 핫 플레이트
30 : 현상액 50: 스트립 용액
60 : 전극갭S110: Photoresist application step
S120: Soft Baking Conduct Step
S130: UV exposure step
S140: Post-baking step
S150: development and etching process step
S160: Transparent electrode deposition step
S170: Photoresist removal step
2a: Photoresist application step
2b: Soft Baking Conduct Step
2c: UV exposure step
2d: post baking step
2e: developing and etching process steps
2f: transparent electrode deposition step
2g: Photoresist removal step
3a: triangular ITO electrode pattern having an electrode gap interval of 5 mu m
3A: triangular ITO electrode pattern having an electrode gap interval of 10 mu m
3b: a rectangular ITO electrode pattern having an electrode gap interval of 5 mu m
3B: a rectangular ITO electrode pattern having an electrode gap interval of 10 mu m
3c: a spherical ITO electrode pattern having an electrode gap interval of 5 mu m
3C: Spherical ITO electrode pattern having an electrode gap interval of 10 mu m
10: substrate 20: hot plate
30: Developer 50: Strip solution
60: electrode gap
Claims (12)
(b) 상기 포토레지스트가 도포된 기판에 소프트 베이크(Soft bake)를 실시하는 단계;
(c) 상기 소프트 베이크를 실시한 기판을 UV램프에 노출시켜 노광을 실시하는 단계;
(d) 상기 노광을 실시한 기판에 포스트 베이크(Post exposure bake)를 실시하는 단계;
(e) 상기 포스트 베이크를 실시한 기판을 현상액에 담궈 현상 및 식각 공정을 실시하는 단계;
(f) 상기 현상 및 식각 공정이 완료된 기판에 투명전극을 증착하는 단계; 및
(g) 상기 투명전극이 증착된 기판을 스트립(Strip) 용액에 담궈 상기 포토레지스트를 제거하여 투명전극 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
(a) applying a photoresist on a substrate;
(b) performing a soft bake on the substrate coated with the photoresist;
(c) exposing the substrate subjected to the soft baking to a UV lamp to perform exposure;
(d) performing a post exposure bake on the exposed substrate;
(e) immersing the post-baked substrate in a developer to perform a developing and etching process;
(f) depositing a transparent electrode on the substrate on which the development and etching process is completed; And
(g) immersing the substrate on which the transparent electrode is deposited in a strip solution, and removing the photoresist to form a transparent electrode pattern.
상기 기판은
유리 기판 또는 고분자 필름인 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The substrate
Wherein the dielectric layer is a glass substrate or a polymer film.
상기 고분자 필름은
PET(Polyethyleneterephthalate), PI(Polyimide), PEN(Polyethylene Naphthalate) 및 PC (Polycarbonate) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The polymer film
Wherein the dielectric layer is selected from the group consisting of PET, polyimide, PEN, and polycarbonate.
상기 포토레지스트는
네거티브 타입인 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The photoresist
Wherein the negative electrode is a negative electrode.
상기 (a) 단계에서,
상기 도포는
2500 ~ 3500rpm 조건으로 10 ~ 30sec 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (a)
The application
Wherein the transparent electrode-based dielectric material is applied for 10 to 30 seconds under a condition of 2500 to 3500 rpm.
상기 (b) 단계에서,
상기 소프트 베이크는 90 ~ 100℃의 온도에서 80 ~ 100초 동안 실시하고
상기 (d) 단계에서,
상기 포스트 베이크는 100 ~ 120℃의 온도에서 80 ~ 100초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (b)
The soft bake is carried out at a temperature of 90 to 100 DEG C for 80 to 100 seconds
In the step (d)
Wherein the post-baking is performed at a temperature of 100 to 120 DEG C for 80 to 100 seconds.
상기 (c) 단계에서,
상기 UV 노광은
355 ~ 375nm 파장대에서 350 ~ 400mJ/cm²의 세기로 5 ~ 6초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (c)
The UV exposure
Wherein the dielectric layer is formed at a wavelength of 355 to 375 nm at an intensity of 350 to 400 mJ / cm 2 for 5 to 6 seconds.
상기 (f) 단계에서,
상기 투명전극은
30 ~ 300nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (f)
The transparent electrode
Wherein the dielectric layer is formed to a thickness of 30 to 300 nm.
상기 투명전극은
ITO(indium tin oxide), ATO(antimony-doped tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), PEDOT(poly3,4-ethylenedioxythiophene) 및 ZnO(zinc oxide) 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The transparent electrode
Wherein the transparent electrode is at least one selected from the group consisting of ITO (indium tin oxide), ATO (antimony-doped tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), PEDOT (poly3,4-ethylenedioxythiophene) Based dielectrophoretic device.
상기 (g) 단계에서,
상기 스트립은
50 ~ 90℃의 온도에서 10 ~ 30분 실시하는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (g)
The strip
Wherein the step of forming the transparent electrode is performed at a temperature of 50 to 90 DEG C for 10 to 30 minutes.
상기 (g) 단계에서,
상기 투명전극 패턴은
마주보는 양단이 삼각형, 사각형 및 구형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (g)
The transparent electrode pattern
Wherein the opposite ends have a shape of a triangle, a square, and a sphere.
상기 기판 상에 상호 전기적으로 분리되도록 이격 배치되는 다수의 투명전극 패턴;을 포함하며,
상기 전기적으로 분리된 다수의 투명전극 패턴은 상호 간의 이격된 사이 공간에 드롭되는 나노소재를 함유한 용액에 의해 분리, 배열 및 배향이 각각 제어되어, 상기 다수의 투명전극 패턴 상호 간의 전기적 연결이 선택적으로 재배열되는 것을 특징으로 하는 투명전극 기반의 유전영동 소자.Board; And
And a plurality of transparent electrode patterns spaced apart from each other on the substrate so as to be electrically isolated from each other,
The plurality of transparent electrode patterns electrically separated from each other are controlled to be separated, arranged and oriented by a solution containing a nanomaterial that is dropped in a spaced space between the transparent electrodes, Wherein the transparent electrode-based dielectrophoretic element is rearranged into a transparent electrode-based dielectrophoretic element.
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|---|---|---|---|
| KR1020120153578A KR20140083627A (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Dielectrophoresis device using transparent electrode and manufacture method of the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160083335A (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-12 | 한국세라믹기술원 | Method of manufacturing high-sensitive sensor using transparent conductive oxide pillar |
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2012
- 2012-12-26 KR KR1020120153578A patent/KR20140083627A/en active Application Filing
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160083335A (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-12 | 한국세라믹기술원 | Method of manufacturing high-sensitive sensor using transparent conductive oxide pillar |
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