KR20170023959A - 가요성 기판상에 전자 장치를 형성하는 방법 - Google Patents

가요성 기판상에 전자 장치를 형성하는 방법 Download PDF

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푼다시오 인스티투트 카탈라 데 나노시엔시아 이 나노테크놀로히아
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Abstract

아세톤 용매를 사용하지 않고 가요성 기판(30)상에 전자 장치(20)를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은 하기 단계들: 다공성 멤브레인(10)상에 소수성 마스크(12)를 프린트하여, 상기 멤브레인에 원하는 패턴에 대해 상보적인 패턴을 형성시키는 단계; 상기 다공성 멤브레인의 비-프린트된 영역(11)을 통해 전자 물질(22)의 수성 현탁액을 여과시켜서, 일부 전자 물질이 상기 원하는 패턴에 따라 비-프린트된 영역상에 도포되는 단계; 상기 다공성 멤브레인상에 도포된 상기 패턴화된 전자 물질을 상기 가요성 기판으로 전달하기 위해, 상기 멤브레인의 상기 프린트된 면에 대해 상기 가요성 기판을 프레스하여, 상기 기판에 전자 장치를 형성시키는 단계를 포함한다.

Description

가요성 기판상에 전자 장치를 형성하는 방법{METHOD OF FORMING AN ELECTRONIC DEVICE ON A FLEXIBLE SUBSTRATE}
본 출원은 2014년 6월 20일자 유럽 특허 출원 제14382240.1호의 이익을 청구한다.
본 발명은 적당한 가요성 기판(flexible substrate)상에 전자 장치(electronic device)를 형성하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 전자 장치를 포함하는 장비(apparatus)에 관한 것이다. 상기 장치는 예를 들어 전극(electrode) 또는 전극 어레이(electrode array), 또는 더 일반적으로 전자 플랫폼(electronic platform)일 수 있다.
이러한 종류의 장치는 태양 전지(solar cells), 발광 다이오드(light emitting diodes: LEDs), 전계 효과 트랜지스터(field effect transistors: FETs), 슈퍼 캐패시터(super capacitors), 바이오센서(biosensors) 등의 제조에 사용될 수 있다. 상기 장치용 하나의 관심있는 물질은 그래핀 옥시드(graphene oxide: GO)로, 산화된 그래핀 옥시드(oxidized graphene oxide: oGO) 또는 환원된 그래핀 옥시드(reduced graphene oxide: rGO)이고, 다른 물질이 예를 들어 금 나노입자(gold nanoparticles), 탄소 나노튜브(carbon nanotubes), CdSe 또는 CdTe 양자점(quantum dots), 또는 복합 재료(composite materials)가 또한 사용될 수 있다.
산화된 그래핀 옥시드(oGO) 기반 플랫폼의 개발이 스핀 코팅(spin coating), 자가-어셈블리(self-assembly), 진공 여과(vacuum filtration) 또는 용매 교환(solvent exchange)에 의해서 추진되며, 나노리소그래피(nanolithography) 기술, 미세접촉(microcontacting) 기술 또는 잉크젯(inkjet) 기술을 사용하여 패턴화될 수 있다. 상기 방법은 제조 기간이 길고, 비용이 높으며, 고도한 전문 지식이 요구되고, 또한 클린룸 설비가 필요하다. 또한, 상기 방법은 트랜지스터 또는 캐패시터와 같은 간단한 장치의 디자인에 다목적성이 없고, 효과적이지도 않다.
WO2007035838A2에서는 멤브레인 차단(membrane blocking)을 사용하는 여과 공정을 통해 필름에 마이크로미터 패턴을 제조하기 위한 저온 방법을 개시하였고, 상기 필름 형성 공정 전에, 상기 다공성 여과 멤브레인의 선택된 영역이 차단되어서, 상기 선택된 영역은 다공을 통해서 상기 용액으로 흐름을 제공하지 않는다. 상기 멤브레인이 아세톤으로 용해되어, 단단한 기판상에 패턴화된 필름이 남는다.
Eda 등은 "Large-area ultrathin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material", Nature Nanotechnology 3, 270-274 (2008)에서, 넓은 면적에 대해서 환원된 그래핀 옥시드를 균일하고 조절가능하게 도포시키는 용액-기반(solution-based) 방법을 개시하였다. 진공 여과는 25 nm의 평균 공극 크기를 갖는 상업적으로 혼합된 니트로셀룰로스 에스테르 멤브레인(nitrocellulose ester membrane: NCM)을 통한 GO 현탁액의 여과를 포함한다. 상기 현탁액이 상기 멤브레인을 통해 여과되면, 상기 액체는 상기 공극을 통과할 수 있지만, 그러나 상기 GO 시트는 상기 멤브레인상에 걸리게 된다. 필름 측면이 아래로 향하도록 상기 멤브레인을 놓고, 상기 멤브레인을 아세톤으로 용해시킴으로써, 상기 걸러진 GO가 전달될 수 있고, 균일한 GO 박막이 남는다.
주제를 바꿔서, Lu 등은 "Fabrication and characterization of paper-based microfluidics prepared in nitrocellulose membrane by wax printing", Analytical Chemistry 82, 329-335 (2010)에서, 상기 멤브레인에 소수성 영역을 형성하는 왁스 패터닝 방법을 개시하였다.
본 명세서는 전술한 기술을 조합, 초월 및 단순화하는, 가요성 기판상에 oGO 및 다른 적당한 전자 물질을 패턴화 및 전달하는 방법을 개시한다.
본 명세서는 가요성 기판상에 전자 장치를 형성하는 방법을 개시하며, 상기 방법은 하기 단계들:
- 다공성 멤브레인상에 소수성 마스크를 프린트하여, 상기 멤브레인에 원하는 패턴에 대해 상보적인 패턴을 형성시키는 단계:
- 상기 다공성 멤브레인의 비-프린트된 영역을 통해 전자 물질의 수성 현탁액을 여과시켜서, 일부 전자 물질이 상기 원하는 패턴에 따라 상기 비-프린트된 영역상에 도포되는 단계;
- 상기 다공성 멤브레인상에 도포된 상기 패턴화된 전자 물질을 상기 가요성 기판으로 전달하기 위해서, 상기 멤브레인의 상기 프린트된 면에 대해 상기 가요성 기판을 프레스하여, 상기 기판에 전자 장치를 형성시키는 단계를 포함하고,
상기 방법은 아세톤 용매를 사용하지 않고 실시된다.
상기 프레스 단계는 저렴한 가요성 기판의 표면상에 전자 물질(예를 들어, 그래핀 옥시드 -GO)의 패턴을 제공하여, 가요성 기판상에 전자 장치를 형성시킨다.
상기 프레스 힘이 상기 전자 물질(예를 들어, GO 메시)과 상기 가요성 타겟 기판 사이에 성공적으로 적용될 수 있을 정도로 강하게 만들어 질 수 있기 때문에, 상기 아세톤 용매가 분배될 수 있다. 이는 압력이 충분하면, 소수성 마스크를 극복하고(왁스 프린팅의 경우 약 25 μm의 높이를 가질 수 있음), 또한 상기 GO 메시와 상기 타겟 기판 사이의 직접적 접촉을 달성한다는 것을 의미한다. 상기 타겟 기판상에 상기 전자 물질의 전달이, 예를 들어, 수직 압력(vertical pressure) 또는 롤-투-롤형(roll-to-roll-like) 압력에 의해서 실시될 수 있다. 상기 전달 현상은 상기 다공성 멤브레인의 소수성 및 GO 습도에 관련이 있으며, 이는 예를 들어 상기 GO를 용이하게 방출시키기 위해 NCM을 양호한 멤브레인으로 만든다. 일부 실험에서, 상기 NCM을 간단히 재습윤시킴으로써, 상기 전달이 한 달 후에도 완전히 효과적으로 유지되었다.
상기 방법은 상기 진공 여과 기술의 다목적성, 마스크 프린팅에 의한 다공성 멤브레인의 성형 능력, 및 상기 전자 물질과 상기 멤브레인 사이의 반 데르 발스 상호작용(van der Waals interactions)의 약화(상기 반 데르 발스 상호작용은 상기 전자 물질과 상기 가요성 기판 사이에서 더 강함)를 활용하여, 전자 장치(가능한 투명한, 하기 참조), 예를 들어, 다중전극 어레이(multielectrode arrays)를 산업적으로 제조하기 위한 간단한 프린팅 방법을 창안하였고, 상기 3가지 기술들 사이에서 상승작용 효과를 성취하였다.
상기 전극-프린팅(electrode-printing) 기술은 용이성, 비용 및 적용의 관점에서 알려져 있는 제조 방법보다 장점을 갖는다. 예를 들어, 상기 클린룸의 사용이나 아세톤 용매의 사용을 요구하지 않는다. 상기 적용에 있어서, 이는 센서 및 바이오센서의 준비된 저비용의 산업적 제조, 및 3D 아키텍처(3D architectures)를 용이하게 한다.
상기 패턴화된 전자 장치는 전기 전도성일 필요는 없다. 예를 들어, oGO는 전도성은 아니지만, 그러나 그 환원된 형태인 rGO는 전도성이다. oGO로 제조된 전자 구조체가 절연체 또는 반도체로 사용될 수 있고; 도핑되었지만, 환원되지는 않은 oGO가 LED로 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 다공성 멤브레인이 니트로셀룰로스로 제조될 수 있고, 다른 물질, 예를 들어 PTFE, 종이 등이 또한 사용될 수 있다.
상기 전자 물질 및 멤브레인 물질에 따라서, 상기 공극의 크기는 그래핀 옥시드의 경우에 0.01 μm 내지 0.3 μm, 더 정확하게는 0.015 μm 내지 0.1 μm, 바람직하게는 0.02 μm 내지 0.03 μm일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 소수성 마스크의 프린팅 물질은 왁스일 수 있으며, 잉크젯 및 스크린 프린팅 기술에 통상 사용되는 다른 소수성 폴리머가 또한 사용될 수 있다.
상기 가요성 기판은 유기물질(organic), 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
예를 들어, 상기 전달 단계는, 500 kg 내지 700 kg 사이의 힘을 가하는, 프레스(press)에 의해서 실시될 수 있다. 상기 프레스는 상기 가요성 기판이 부착되는 스탬프를 통해서 작동할 수 있다.
예를 들어, 상기 가요성 기판은 시트, 예를 들어 연속 시트일 수 있고, 상기 전달 단계는 롤-투-롤 하드웨어에 의해서 실시될 수 있으며, 상기 경우에 상기 소수성 마스크를 프린트하기 위한 프린터는 롤-투-롤 하드웨어와 통합될 수 있다.
상기 방법은 많은 다목적성을 나타내며, 예를 들어, 상기 전자 장치는 교차 전극(interdigitated electrode), 서큘러(circular) 또는 그 외에 전극 마이크로어레이(electrode microarray)일 수 있다.
상기 전극 장치는 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 예를 들어, 그래핀 옥시드의 경우에, rGO 농도가 감소하면 투명도가 향상되며, 투명도는 전달되어진 층들의 수에 반비례하기 때문이다. 즉, 더 높은 GO 농도가 여과되는 경우, 층의 수가 더 많아지고, 수직 높이가 더 커져서, 투명도는 떨어진다. 그러므로, 전달된 층들의 수를 조절함으로써, 두께, 그러므로 상기 전자 장치의 투명도가 또한 조절될 수 있다.
본 명세서는 또한 전술한 방법으로 제조된 전자 장치를 포함하는 장비를 제공한다.
본 명세서의 일부 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 예에 의해서 하기에 서술될 것이다.
도 1은 가요성 기판상에 패턴화된 전자 장치를 형성하는 방법의 일부 단계들을 도식적으로 나타내고;
도 2는 프린팅 단계를 도식적으로 나타내며; 및
도 3 내지 도 6은 패턴화된 전자 장치의 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 도 1의 (a)는 다공성 멤브레인(10), 예를 들어 약 25 nm의 공극 크기를 갖는 친수성 니트로셀룰로스 멤브레인(NCM)을 나타낸다. 도 1의 (b)는 상기 다공성 멤브레인상에 프린트된 소수성 마스크(12), 예를 들어 약 25 μm의 높이를 갖는 왁스-프린트된 마스크(wax-printed mask: WPM)를 나타낸다. 상기 마스크(12)는 전자 장치 또는 구조체(20) (도 1의 (b)와 (e)를 참조)에 대해 원하는 패턴과 상보적인 패턴을 따르고, 상기 멤브레인(10)의 표면에 도달하는 상응하는 개구부(11)를 남긴다.
도 1의 (c)는 상기 다공성 멤브레인(10)의 비-프린트된 영역, 즉 상기 마스크(12)에 의해서 남겨진 개구부(11)에 도포된 전자 물질(22)을 나타내며, 이는 상기 다공성 멤브레인을 통해서, 상기 전자 물질, 예를 들어 비-전도성 그래핀 옥시드(oGO)의 현탁액, 예를 들어 수성 현탁액의 진공 여과의 결과이다. 즉, 액체, 예를 들어 물이 상기 멤브레인(10)을 통해서 여과되고, 상기 전자 물질(22)이 개구부(11)로 들어가서 상기 다공성 멤브레인의 비-프린트된 영역상에 도포된다(상기 프린트된 마스크(12)는 소수성임을 기억할 것). 상기 프린트된 마스크(12)는 상기 전자 장치에 대해 원하는 패턴에 대해 상보적인 패턴에 따르기 때문에, 상기 도포된 전자 물질(22)은 상기 원하는 패턴에 따른다.
도 1의 (d)는 상기 다공성 멤브레인(10), 상기 프린트된 마스크(12), 및 상기 전자 물질(22)의 조립체를 나타내며, 상기 조립체를 뒤집어서, 가요성 기판(30), 예를 들어 PET에 대해 예를 들어 600 kg의 힘을 가하는 프레스 스탬프(50)(예를 들어, PDMS 스탬프)에 의해 프레스된다. 상기 기판(30)과 접촉하는 조립체의 면은 상기 프린트된 마스크(12), 및 상기 마스크에 의해서 남겨진 상기 개구부(11)상에 도포된 상기 전자 물질(22)과 마주하는 면이다.
도 1의 (e)는, 반 데르 발스 상호작용이, 상기 전자 물질(22)과 상기 가요성 기판(30) 사이에서 보다 상기 전자 물질(22)과 상기 다공성 멤브레인(10) 사이가 더 약하기 때문에, 상기 스탬프(50)에 의해서 가해지는 압력에 의해서, 상기 전자 물질이 전자 장치(20)로 변환되어서 상기 가요성 기판(30)상에 전달되는 것을 보여준다(도 1의 (e) 참조).
도 2는 컴퓨터와 프린터(예를 들어, Xerox ColourQube 8570 프린터)를 사용하여 왁스 마스크(12)를 프린터하는 공정을 나타낸다. 상기 마스크가 컴퓨터로 디자인될 수 있고, 상기 디자인이 니트로셀룰로스 시트(10)상에 왁스-프린트될 수 있다. 개구부(11)는 원하는 전극 패턴을 규정한다(상기 개구부는 상기 마스크의 상보체 또는 "음각"임).
도 3의 (a)는 다공성 멤브레인(101)상에 프린트된 마스크(121)와 남겨진 일부 개구부(111)들의 예를 나타내고, 도 3의 (b)는 상기 개구부(111)에 매치되고, 그러므로 상기 마스크(121)에 상보적이며, 가요성 기판(301)상에 전달되어지는 전자 장치(201)를 나타낸다. 이는 상기 전자 장치(201)를 형성하는 사각형 전극(square electrodes)의 예이다.
도 4의 (a)는 다공성 멤브레인(102)상에 프린트된 마스크(122)와 남겨진 일부 개구부(112)들의 예를 나타내고, 도 4의 (b)는 상기 개구부(112)에 매치되고, 그러므로 상기 마스크(122)에 상보적이며, 가요성 기판(302)으로 전달되어지는 전자 장치(202)를 나타낸다. 이는 상기 전자 장치(202)를 형성하는 교차 전극의 예이다.
도 5의 (b)는 가요성 기판(303)상에 전자 장치(203)의 예를 나타내고, 도 5의 (a)는 한 쌍의 상응하는 전극을 더 상세하게 나타낸다. 이는 상기 전자 장치(203)를 형성하는 원형 교차 전극의 예이다.
도 6의 (b)는 가요성 기판(304)상에 전자 장치(204)의 예를 나타내고, 도 6의 (a)는 한 쌍의 상응하는 전극을 더 상세하게 나타낸다. 이는 상기 전자 장치(204)를 형성하는 전극 마이크로어레이의 예이다.
본래, 상기 물질은 일례로부터 다른 예까지 다양할 수 있고, 일부 요소에 대해서 동일하고, 또한 다른 요소에 대해서 상이할 수 있거나, 또는 유사 요소들에 대해서 항상 동일할 수 있다. 또한, 상기 가요성 기판상에 형성된 임의의 적당한 수의 전극(또는 전자 성분), 또는 동일한 기판상에 심지어 상이한 전극 또는 성분일 수 있다.
예를 들어, 유기 기판상에 예를 들어 oGO 구조체를 형성하는 방법에 있어서, 상기 NCM이 예를 들어 왁스 프린터를 사용하여 원하는 형태로 먼저 패턴화된다(도 2). 프린트될 영역이 이진법 색상-코딩 체계(binary colour-coding scheme)로 표시된다. 양의 값 (또는 1, 이진법 프로그래밍 언어에서)으로 배정되는 착색된 영역은 왁스 프린팅용으로 예정되지만(도 1의 (b)에서 부호 12 참조), 반면에 음의 값 (또는 0)으로 주어지는 착색되지 않은 영역은 프린트되지 않고 남아서, 그 후 필터(개구부(11))로 제공된다. oGO의 수성 현탁액을 상기 마스크에 부은 다음에, 상기 피복되지 않은 영역(11)을 통해서 여과된다.
상기 WPM을 여과 유리상에 놓고, oGO의 현탁액(원하는 농도에서)이 여과되어, 상기 WPM의 상부에 oGO 메시가 남는다(도 1의 (c)). 관련 연구에서, 다른 그룹들은 상기 oGO 현탁액의 농도와 부피가 여과 속도에 크게 영향을 미친다고 보고하였다. 그러나, 상기 경우에, 상기 여과 면적이 감소되면, 압력이 크게 감소되어, 결과적으로 여과가 훨씬 더 느려진다. 그러므로, 상기 여과되지 않은 oGO는 간단히 제거하기로 결정되었다.
oGO(22)로 덮인 WPM이 상기 기판(30)상에 배치되고, 상기 조립체에 수직으로 압력을 가하여(도 1의 (d)), 상기 기판 표면상에 패턴화된 oGO 장치 또는 구조체(20)(예를 들어, 전극)가 남았다(도 1의 (e)). 상기 전달은 2개의 관련된 단계: 상기 WPM으로부터 상기 oGO의 배출 단계와 이를 상기 기판 표면에 부착시키는 단계를 포함하는 것으로 가정했다. 본 발명자들은 상기 배출 단계가 간단히 공기/수분 압력에 의해서 실시되고, 상기 부착 단계는 반 데르 발스 힘에 의한 것이 선호되는 것으로 사료되며, 상기 oGO/NCM 계면에서 보고된 값이 상기 oGO/기판 계면에서의 값보다 더 낮기 때문이다.
또한, 현재 전문화된 기술에 수정할 수 있다고 사료되는 기술의 개념의 증명으로, 롤-투-롤 하드웨어가 장착된 왁스 프린터가 사용되어, 성형된 oGO가 PET 기판상에 전달되었다. 상기 롤-투-롤 기계가 기판 시트를 상기 프린터로 공급하고, 상기 왁스를 프린트하기 위해 사용될 수 있고, 충분한 압력을 가해서 상기 oGO를 전달해야 한다. 상기 방법은 산업적 규모로 상기 oGO 장치의 부류를 간단하고 신속하게 프린트하기 위한 강력한 가능성을 제공한다.
상기 WPM의 측면 높이가 측정되고, 그 장기 안정성이 평가되었다. 왁스 프린팅 방향(수평 또는 수직)은, 해상도와 라인 에지들(lines edges)의 형태에 영향을 미치기 때문에, 평가하기 위한 중요한 파라미터이었다. 상기 라인이 수직으로 프린트될 때 최상의 해상도가 수득되었고, 이는 경계에 임의의 체계적인 곡선을 만들지 않았기 때문이다. 상이한 왁스 마스크 형태가 또한 평가되었다. 도면에 도시되거나(도 3의 (a) 및 도 4의 (a)) 또는 암시된(도 5 및 도 6) 모든 마스크는, 종이 또는 NCM상에 프린트하기 위한 문헌 값과 일치하는, 200 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위에서 허용가능한 디자인을 나타내었다. 상기 WPM의 횡단 절단은 약 25 μm의 중간 높이를 나타낸다. 실온에서 WPM을 가로지르는 왁스의 측면 확산의 변화는 5개월에 걸쳐 연구되었으며, 현저한 변형이나 퍼짐은 관찰되지 않았다. 따라서 상기 WPM은 장기적으로 안정하다는 결론을 지었다.
상기 왁스-프린팅 방법이 oGO 장치 또는 플랫폼을 프린트하기 위한 다양하고 상이한 마스크를 형성하는데 사용되었다(도 3 내지 도 6). 일반적인 절차로, WPM이 상기 여과 유리상에 먼저 놓이고, 그 후 oGO의 수성 현탁액(0.1 mg/mL)의 5 mL이 5분 동안 이를 통해서 여과된다. 상기 여과되지 않은 oGO 용액이 제거되고(또한 이후에 재사용될 수 있음), 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 멤브레인(10)의 상부에 oGO 메시(22)가 남았다. 상기 oGO 현탁액의 농도, 부피 및 여과 시간은 각각 여과 압력에 따라 달라지고, 원하는 최종 용도의 요건에 따라 조정될 수 있다. 상기 방법은 이전에 보고된 방법보다 빠르고, 또한 제어가능하다.
환원된 그래핀 옥시드(rGO)는 전도체이고, 히드라진 증기에 의해서 상응하는 oGO 생성물을 환원시킴으로써 수득될 수 있다.
본 WPM 방법 및 그 후 환원 단계가 다양한 형태의 전자 장치, 예를 들어 포괄적인 교차 전극(IDEs, 도 4), 원형 IDEs(도 5) 또는 다중탐지 어플리케이션에 수정가능한 멀티어레이 미세전극 시스템(도 6)을 패턴화하는데 사용될 수 있다.
도 3에서, oGO의 4개의 사각형(201)이 PET 필름(301)상에 패턴화되고, 그 후 환원시켜서, 이들을 전도성으로 만들었다. 다음, oGO의 수 개의 300-μm 원이 형성될 수 있고, 그 후 상기 필름에 상기 rGO 사각형상에 전달되고, 원형 oGO 패턴이 남아서, 실버 잉크의 잉크젯 프린팅에 의해서 연결된 통합 시스템을 구축할 수 있다. 이러한 아키텍쳐는 다양한 나노물질 및/또는 생체물질을 상기 장치로 접합시키고, 또한 oGO의 특성의 부가적인 개발을 가능하게 한다. (투명한) 전자 장치의 SEM(주사 전자 현미경) 이미지는 oGO 전달이 효율적이고 모양이 잘 규정되어 있음을 보여주었다.
상이한 가요성 기판(302)(예를 들어, 유리, PEN, PET, 셀룰로스 아세테이트, 플라스틱 접착성 필름, 왁스-개질된 종이 등)상에 도포된 도 4의 (b)의 상기 포괄적인 IDEs(202)의 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy: EIS) 반응은 바이오센싱 및 에너지(예를 들어, 태양 전지)를 포함하는 무수한 분야에서의 적용에 흥미로운 거동을 보였다. 수득된 결과는 다양하게 기능화된 가요성 및 투명한 rGO 전극 분야에 문을 열었다. 상이한 가요성 물질상에 프린트된 포괄적인 IDEs의 EIS 반응이 이들 전극-전해질 계면 임피던스(electrode-electrolyte interface impedance: EEII)에서 다양하며, 이는 상기 각 기판의 표면 조도, 가요성 및 소수성에서의 차이에 기여할 수 있고, 이는 상기 요소들이 프린트된 oGO의 형태에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 상기 PEN 및 가요성 유리는 최저 EEII를 나타내지만, 반면에 상기 플라스틱 접착성 필름 및 셀룰로스 아세테이트는 최고 값을 제공한다.
그러나, PET는 비용, 투명도 및 가요성 측면에서 최상의 트레이드 오프를 제공했으며, oGO 농도가 IDE 성능 (EIS로 측정)에 미치는 영향에 대한 부가적인 연구를 위해 선택되었다. oGO 농도의 증가는 EEII의 감소 및 rGO의 전도성 증가와 관련이 있었으며, 이는 문헌 보고서와 일관되게 나타났다. 이러한 추세는 유사 유리 IDEs에 대한 원자력 현미경(Atomic Force Microscopy: AFM) 연구를 수행함으로써 간접적으로 확인되었고, 이는 PET가, 그 조도 때문에, 나노미터 AFM 측정에는 매우 적당하지 않았기 때문이다.
요약하면, 본 명세서는 고도로 안정한 마이크로규모의 WPMs를 통해 가요성 기판상에 oGO를 패턴화하기 위한 신규하고, 다목적이며, 맞춤화 가능한 방법을 보고했다. 상기 마스크는 상이한 적용 분야에 대해 관심있는 다양한 형태로 oGO의 제어된 프린트가 가능하다. 본원에 보고된 oGO-프린팅 기술은 용이성, 비용 및 잠재적 최종 적용 분야 측면에서 GO-기반 장치의 제조 방법에 대해 이전에 보고된 방법보다 유익하며: 예를 들어, 클린룸의 사용을 요구하지 않는다. 최종적으로는 센서 및 바이오센서와 같은 광범위한 GO-기반 장치의 어레이를 준비된 저렴한 비용으로 산업에서 제조하는데 용이해야 한다.
본 발명의 특정 구현예들만이 본 명세서에 개시되고 서술되었지만, 당분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 첨부된 청구범위에 의해서 정의된 보호 범위로부터 벗어나지 않고, 각 사례의 특정 요건에 따라서, 변경을 도입할 수 있고, 또한 임의의 기술적 특징을 기술적으로 동등한 다른 것으로 대체할 수 있을 것이다.
예를 들어, 전자 장치가 도면에서 흑색으로 도시되었지만, 이들은 투명 또는 반투명일 수 있다.

Claims (15)

  1. 가요성 기판상에 전자 장치를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은 하기 단계들:
    - 다공성 멤브레인상에 소수성 마스크를 프린트하여, 상기 멤브레인에 원하는 패턴에 대해 상보적인 패턴을 형성시키는 단계:
    - 상기 다공성 멤브레인의 비-프린트된 영역을 통해 전자 물질의 수성 현탁액을 여과시켜서, 일부 전자 물질이 상기 원하는 패턴에 따라 상기 비-프린트된 영역상에 도포되는 단계;
    - 상기 다공성 멤브레인상에 도포된 상기 패턴화된 전자 물질을 상기 가요성 기판으로 전달하기 위해서, 상기 멤브레인의 상기 프린트된 면에 대해 상기 가요성 기판을 프레스하여, 상기 기판에 전자 장치를 형성시키는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 아세톤 용매를 사용하지 않고 실시되는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 물질은 그래핀 옥시드(graphene oxide)인 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다공성 멤브레인은 니트로셀룰로스(nitrocellulose)로 제조되고, 그 공극 크기는 0.01 μm 내지 0.3 μm 사이인 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 마스크의 프린팅 물질은 왁스인 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 기판은 유기물질(organic)인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가요성 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 단계가 프레스에 의해 실시되는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 프레스 힘은 500 kg 내지 700 kg 사이인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프레스는 상기 가요성 기판이 부착되는 스탬프를 통해 작동하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 기판은 시트(sheet)인 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전달 단계가 롤-투-롤 하드웨어(roll-to-roll hardware)로 실시되는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 소수성 마스크를 프린트하기 위한 프린터(printer)가 상기 롤-투-롤 하드웨어와 통합되는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 장치는 교차 전극(interdigitated electrode)인 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 장치는 투명한 것인 방법.
  15. 전자 장치를 포함하는 장비로서, 상기 전자 장치는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 방법에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 장비.
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