KR20180061534A - 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 전자장치 및 그 제조방법 - Google Patents

종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 전자장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 및 그 제조방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 트랜지스터에 있어서, 니트로 셀룰로오스 종이기판; 상기 니트로 셀룰로오스 종이기판의 일측면에 내장되도록 구비되는 히터; 및 상기 니트로 셀룰로오스 종이기판의 타측면에 구비되는 CNT 트랜지스터;를 포함하고, 필요에 따라 상기 히터에 전압이 인가되면 연소되어 소멸되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터에 관한 것이다.

Description

종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 및 그 제조방법{Flammable carbon nanotube transistors on a nitrocellulose paper substrate for transient electrics}
본 발명은 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 및 그 제조방법에 대한 것이다.
트랜션트 전자장치 기술(transient electronics)은 다양한 자극에 노출될 때 제어되고, 트리거 가능한 방식으로 사라질 수 있는 재료를 사용하는 새로운 기술에 해당한다. 장기간에 걸쳐 작동하는 종래의 전자 장치와는 달리, 트랜션트 전자 장치의 특징은 더 이상 필요하지 않다면 자체를 해체, 분해하거나, 완전히 소멸시킨다. 따라서 트랜션트 전자 장치는 진단, 치료 및 건강 모니터링, 분해 가능한 환경 센서 및 빠르게 성장하는 폐기물 흐름이 있는 소비자 전자 제품 분야, 그리고 군사 목적에 잠재적으로 사용될 수 있다.
또한, 트랜션트 전자 장치는 실리콘 나노멤브레인(nanomembrane) 반도체, 금속 전극, 유전체와 같은 가수 분해성의 얇은 무기 물질을 사용하여 지금까지 제조되어왔다. 또한, polycaprolactone, poly(glycolic acid), poly(lactic acid), and poly(lactic-co-glycolic acid)과 같은 생분해성 고분자 물질이 트랜션트 전자 장치용 기판으로 사용되어 왔다. 이러한 종래기술은 주로 생체 유체 또는 수용액에 침수되어 용해 소멸되는 것에 중점을 두고 있다. 이러한 장치의 수명주기는 상기 물질의 용해 속도에 의해서만 제어되기 때문에 이들 장치의 응용은 매우 제한적이라는 문제점이 존재한다.
또한, 최근 마이크로 일렉트로닉스에 대한 저비용 및 에너지 절약 제조 프로세스에 대한 관심이 증가함에 따라, 특히 소위 플렉시블 전자 기기상에 전자 장치를 제조하는데 상당한 관심이 집중되고 있는 실정이다.
유연성, 가격 경쟁력, 가벼운 무게, 재활용 가능성을 포함한 많은 이점을 제공하기 때문에, 종이는 플렉시블한 전자 부품을 위한 최상의 기판 후보 중 하나이다. 또한 종이는 고온에서 쉽게 연소되지만, 종이는 트랜션트 전자 장치를 위한 다목적 기판 소재 일 수 있으며, 제조된 장치의 수명을 정밀하게 제어할 수 있어, 종래 용해 방법보다 트랜션트 전자 장치에 적용에 유리한 면이 있다.
종래 기술에서 이러한 종이기판상에 트랜지스터를 제작하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종이 기판상에 제조된 트랜지스터를 연소 또는 분해함으로써 상당한 시간을 필요로하기 때문에, 트랜션트 전자 장치에서의 응용은 제한적이었다. 더 중요한 것은, 연소 및 소멸은 항상 잔류물을 발생시키게 되므로, 데이터를 추적, 복구할 수 있게 되어 보안성이 보장할 수 없는 문제점이 있었다.
완전하고 신속한 데이터 제거는 특히 군사 또는 상업적 목적을 위해 중요한 데이터를 보호하기 위한 중요한 요소이다. 종래 데이터의 제거는 일반적으로 복잡하고 시간, 소모적인 물리적 파괴, 또는 소프트웨어 기반의 지우기/ 덮어쓰기로 수행된다. 그러나 단단한 기판을 사용하면 영구적인 데이터 제거가 어렵고. 또한 고급 복구 기술을 사용하면 데이터를 복수할 수 있어 영구적인 데이터 제거가 어렵다는 문제점이 있다.
종이 기반의 유연 전자 제품의 가장 큰 장점은 적절한 종이 기질을 선택하면 트랜션트 전자 제품에 적용할 수 있는 일회성이다. 종이 기판의 뒷면에 스탬핑된 히터에 의해 발생 된 줄 열(joule heat)로 종이 기판을 연소함으로써 장치를 소멸시킬 수 있을 것이다.
본 발명에서는 장치의 완전하고 빠른 소멸을 위한 기반으로 니트로 셀룰로오스 종이를 적용하였고, 니트로 셀룰로오스는 셀룰로오스를 질산에 노출시켜 니트로 화함으로써 형성된 매우 인화성이 강한 화합물이다. 따라서, 연소 후 잔류물(즉, 재, 회분)이 생성되지 않는다. 이를 통해 완전한 장치 파기가 가능하며 허가받지 않은 개인이 데이터를 추적 및 복구하지 못하도록 하여 데이터 보안 조치가 가능하게 된다. 소멸 속도는 니트로 셀룰로오스 종이 뒷면에 내장된 히터에서 무선 주파수(RF) 신호에 의해 유도된 전압을 조절, 제어하여 신속한 장치 파괴가 가능하도록 조절할 수 있다.
한국 공개특허 제2014-066116호 한국 등록특허 제1116559호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 니트로셀룰로오스 종이(Nitrocellulose paper) 종이기판 위에 탄소나노튜브 트랜지스터(CNT transistor)를 제작하고 내장된 히터에서 발생하는 열을 이용하여 전기적 연소를 통해 빠른 소멸 및 분해가 가능한 전자소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 히터의 기하학적 구조 및 인가되는 전압을 조절하여 연소시간을 조절할 수 있으며 재가 남지 않는 특성을 가지고 있어 보안용 소자로 적합한 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따르면, 연소에 의해 완전히 매우 빠르게 소멸할 수 있기 때문에 보안용 전자소자로의 실용화가능성이 크며, 히터에 인가해주는 전압을 RF 리모컨을 사용하여 발생시킴으로써 무선으로도 전자소자의 연소, 소멸을 컨트롤할 수 있어 보안이 요구되는 다양한 전자소자에 쉽게 적용이 가능하고, 연소시간을 조절할 수 있기 때문에 보안용 전자소자이외의 의학용 센서 및 일회용 제품 등 다양한 응융분야에도 적용이 가능하여 활용성이 높은 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은 트랜지스터에 있어서, 종이기판; 상기 종이기판의 일측면에 내장되도록 구비되는 히터; 및 상기 종이기판의 타측면에 구비되는 트랜지스터;를 포함하고, 필요에 따라 상기 히터에 전압이 인가되면 연소되어 소멸되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터로서 달성될 수 있다.
또한, 종이기판은 니트로 셀룰로오스로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 트랜지스터는 탄소나노튜브(CNT) 트랜지스터인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 히터는 저항성 열선으로 구성되며, 스탬프 공정으로 상기 종이기판의 타측면에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 저항성 열선으로 전압을 인가하여 상기 종이기판을 줄 히팅시키는 전압인가부와, 상기 전압인가부에 의한 열선으로의 전압 인가를 스위칭하는 스위치와, 상기 전압인가부와 스위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 저항성 열선은 지그재그 형태로 구성되며 상기 저항성 열선의 길이에 따라 연소시간, 소멸시간이 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 열선으로 인가되는 전압을 제어하여 상기 연소시간, 소멸시간을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은 트랜지스터의 제조방법에 있어서, 종이기판을 준비하는 제1단계; 상기 종이기판의 일측면에 히터를 내장시키는 제2단계; 상기 종이기판의 타측면에 CNT 트랜지스터를 제작하는 제3단계; 및 필요에 따라 상기 히터에 전압을 인가하여, 제작된 트랜지스터를 연소시키는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법으로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 종이기판은 니트로 셀룰로오스 종이기판이며, 상기 제2단계는, 상기 니트로 셀룰로오스 종이기판의 일측면에, 스탬프 공정에 의해 저항성 열선을 내장시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2단계 전에, 제작된 트랜지스터의 연소시간, 소멸시간을 결정하고, 상기 종이기판에 내장될 히터의 형태와 길이를 결정하는 단계를 포함하여, 결정된 형태의 히터를 상기 종이기판의 일측면에 제작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제3단계에서, 실리콘 기판상에 CNT 트랜지스터를 제작한 후, 트랜스퍼 프린팅 공정에 의해 상기 CNT 트랜지스터를 상기 종이기판 상에 트랜스퍼시켜 제작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제4단계에서, 제어부가 스위치를 작동시켜, 전안입가부가 저장성 열선으로 전압을 인가하여 상기 종이기판이 줄 히팅되어 제작된 트랜지스터가 연소되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부가 상기 열선으로 인가되는 전압을 제어하여 상기 연소시간, 소멸시간을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 니트로셀룰로오스 종이(Nitrocellulose paper) 종이기판 위에 탄소나노튜브 트랜지스터(CNT transistor)를 제작하고 내장된 히터에서 발생하는 열을 이용하여 전기적 연소를 통해 빠른 소멸 및 분해가 가능한 효과를 갖는다
또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 히터의 기하학적 구조 및 인가되는 전압을 조절하여 연소시간을 조절할 수 있으며 재가 남지 않는 특성을 가지고 있어 보안용 소자로 적합한 장점이 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따르면, 연소에 의해 완전히 매우 빠르게 소멸할 수 있기 때문에 보안용 전자소자로의 실용화가능성이 크며, 히터에 인가해주는 전압을 RF 리모컨을 사용하여 발생시킴으로써 무선으로도 전자소자의 연소, 소멸을 컨트롤할 수 있어 보안이 요구되는 다양한 전자소자에 쉽게 적용이 가능하고, 연소시간을 조절할 수 있기 때문에 보안용 전자소자이외의 의학용 센서 및 일회용 제품 등 다양한 응융분야에도 적용이 가능하여 활용성이 높은 장점이 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법의 흐름도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 종이기판의 온도에 따른 상태를 나타낸 사진,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 니트로셀룰로오스 종이 기판 위에 스템프를 이용하여 히터를 제작하는 과정을 나타낸 모식도,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 다양한 길이, 형태로 제작된 히터 패턴,
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 길이에 따른 저항 특성 그래프,
도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 4.5 V 전압을 인가했을 때 시간에 따른 온도특성 그래프,
도 5e는 본 발명의 일실시예에 따라 열화상카메라로 측정한 히터 길이에 따른 온도이미지
도 5f는 본 발명의 일실시예에 따른 인가되는 전압에 따른 온도 그래프,
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스퍼 프린팅 공정 전, 실리콘 기판(강성 공여체 기판(rigid donor substrate) 상에 CNT 트랜지스터를 제작한 사시도,
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 90% 정제된 반도체 CNT 용액을 사용한 랜덤 증착 방법을 통해 생성된 네트워크의 AFM 이미지(2.5 μm × 2.5 μm, z- 스케일은 10 nm),
도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 기판 상에 제조된 CNT 트랜지스터의 광학 현미경 이미지,
도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 CNT 트랜지스터의 광학 현미경 이미지가 니트로 셀룰로오스 종이기판으로 옮겨져 주름진 구조를 나타내는 순차적 확대 이미지,
도 6e는 본 발명의 일실시예에 따른 VD = -0.5V에서 니트로 셀룰로오스 종이기판 상의 트랜스퍼 프린팅된 CNT 트랜지스터의 전이 특성(ID-VG)(왼쪽) 및 브랜치의 경우 VG = -6V 정공 브랜치(hole branch)의 경우(흑색)와, VG = 1V 전자 브랜치(electron branch)의 경우(적색)에 트랜스퍼 프린팅 공전 전, 후의 전기적 성능(-ION/W, gm/W, ION/IOFF 및 μ)
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따라 니트로 셀룰로오스 종이기판의 일측면에 CNT 트랜지스터를 제작하고 타측면에 히터를 제작한 소멸가능 트랜지스터의 사진,
도 7b는 DC 전원 제어기, 배터리 및 RF 트리거 가능 파괴 시스템용 RF 원격 제어기를 포함하는 측정 장치를 본 발명의 일실시예에 따른 소멸 가능 트랜지스터에 연결한 사진,
도 7c는 RF 트리거링 신호에 의해 유도된 전압을 인가한 후, CNT 트랜지스터의 열화 과정을 나타낸 사진(좌측에서 두번째 사진은 적외선 카메라를 사용하여 얻은 니트로 셀룰로오스 종이기판의 후면에 매립된 히터의 이미지를 나타낸 것이다.)을 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 종이기판(10) 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터(1)의 구성, 기능 및 제작방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 종이기판(10) 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터(1)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 종이기판(10) 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터(1)의 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(34)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 소멸가능 트랜지스터(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 종이기판(10), 히터(30) 및 트랜지스터(20) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 히터(30)는 종이기판(10)의 일측면에 내장되도록 구비되며, 트랜지스터(20)는 종이기판(10)의 타측면에 제작되게 된다. 그리고 후에 상세히 설명되는 바와 같이, 제작된 전자소자를 소멸할 필요가 있는 경우, 히터(30)에 전압을 인가하여 전자소자를 연소시키게 된다.
먼저, 소멸가능 트랜지스터(1)를 제작하기 위한 기판에 해당하는 종이기판(10)을 제작준비하게 된다(S1). 본 발명의 일실시예에서 이러한 종이기판은 니트로 셀룰로우스 종이기판(10)이 적용되게 된다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 종이기판(10)의 온도에 따른 상태를 나타낸 사진을 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 니트로 셀룰로오스 종이는 연소가능하며 잔여물(재)가 남지 않는 특성을 가지고 있어 보안용 소자로의 응용이 적합함을 알 수 있다.
그리고 이러한 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 일측면(후면)에 히터(30)를 내장시키게 된다(S3). 본 발명의 일실시예에서는 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 후면에, 스탬프(40) 공정에 의해 은(Ag)으로 구성된 저항성 열선(31)을 내장시키게 된다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 니트로셀룰로오스 종이 기판(10) 위에 스템프를 이용하여 히터(30)를 제작하는 과정을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 다양한 길이, 형태로 제작된 히터(30) 패턴을 도시한 것이다. 또한, 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 히터(30) 길이에 따른 저항 특성 그래프, 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 4.5 V 전압을 인가했을 때 시간에 따른 온도특성 그래프, 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따라 열화상카메라로 측정한 히터(30) 길이에 따른 온도이미지, 도 5f는 본 발명의 일실시예에 따른 인가되는 전압에 따른 온도 그래프를 도시한 것이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 니트로셀룰로오스 종이기판(10)에 스탬프(40)(stamp)를 이용하여 은으로 구성된 저항성 열선(31)을 내장시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 스탬프(40)를 이용하여 다양한 길이, 형태의 열선(31)을 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)상에 제작할 수 있으며, 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 저항성 열선(31)의 길이가 길어지면 저항이 증가하며, 동일한 전압을 인가하였을 경우 일정 온도를 온도가 증가하는데 걸리는 시간이 길어지게 됨을 알 수 있다. 즉, 이러한 결과로부터 니트로셀룰로오스 종이기판(10)에 히터(30)를 제작함으로써 전자소자를 연소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 저항성 열선(31)의 길이, 형태에 따라 연소시간을 조절할 수 있음을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시예에서는, 히터(30)를 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 후면에 제작하기 전에, 제작될 트랜지스터(1)의 연소시간, 소멸시간을 결정하고(S2), 이러한 니트로셀룰로우스 종이기판(10)에 내장될 히터(30)의 형태와 길이를 먼저 결정하고, 결정된 형태의 히터(30)를 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 일측면에 제작하여, 원하는 연소시간, 소멸시간이 되도록 제어할 수 있게 된다.
다음으로 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 타측면(상면)에 CNT 트랜지스터(20)를 제작하게 된다(S4). 본 발명의 일실시예에서는 트랜스퍼 프린팅 공정으로 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 상면에 CNT 트랜지스터(20)를 제작하게 된다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스퍼 프린팅 공정 전, 실리콘 기판(강성 공여체 기판(rigid donor substrate) 상에 CNT 트랜지스터(20)를 제작한 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 90% 정제된 반도체 CNT 용액을 사용한 랜덤 증착 방법을 통해 생성된 네트워크의 AFM 이미지(2.5 μm × 2.5 μm, z- 스케일은 10 nm)를 도시한 것이고, 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 기판 상에 제조된 CNT 트랜지스터(20)의 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다. 또한, 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 CNT 트랜지스터(20)의 광학 현미경 이미지가 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)으로 옮겨져 주름진 구조를 나타내는 순차적 확대 이미지를 도시한 것이고, 도 6e는 본 발명의 일실시예에 따른 VD = -0.5V에서 니트로 셀룰로오스 종이기판(10) 상의 트랜스퍼 프린팅된 CNT 트랜지스터(20)의 전이 특성(ID-VG)(왼쪽) 및 브랜치의 경우 VG = -6V 정공 브랜치(hole branch)의 경우(흑색)와, VG = 1V 전자 브랜치(electron branch)의 경우(적색)에 트랜스퍼 프린팅 공전 전, 후의 전기적 성능(-ION/W, gm/W, ION/IOFF 및 μ)을 도시한 것이다.
그리고 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 후면에 히터(30)를 내장시키고, 상부면에 CNT 트랜지스터(20)를 제작한 본 발명의 일실시예에 따른 소멸가능 트랜지스터(1) 전자소자를 사용(S5)하게 되고, 보안상 등의 이유로 전자소자를 소멸시켜야할 경우(S6), 저항성 열선(31)에 전압을 인가하여(S7,8) 전자소자를 연소, 소멸시키게 된다(S9).
본 발명의 일실시예에 따른 히터(30)는 저항성 열선(31)으로 전압을 인가하여 상기 종이기판(10)을 줄 히팅시키는 전압인가부(32)와, 전압인가부(32)에 의한 열선(31)으로의 전압 인가를 스위칭하는 스위치(33)와, 전압인가부(32)와 스위치(33)를 제어하는 제어부(34)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 제어부(34)는 저항성 열선(31)으로 인가되는 전압을 제어하여 연소시간, 소멸시간을 조절할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따라 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 일측면에 CNT 트랜지스터(20)를 제작하고 타측면에 히터(30)를 제작한 소멸가능 트랜지스터(1)의 사진을 도시한 것이다. 그리고, 도 7b는 DC 전원 제어기, 배터리 및 RF 트리거 가능 파괴 시스템용 RF 원격 제어기를 포함하는 측정 장치를 본 발명의 일실시예에 따른 소멸 가능 트랜지스터(1)에 연결한 사진을 도시한 것이다.
또한, 도 7c는 RF 트리거링 신호에 의해 유도된 전압을 인가한 후, 트랜지스터(1)의 열화 과정을 나타낸 사진(좌측에서 두번째 사진은 적외선 카메라를 사용하여 얻은 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 후면에 매립된 히터(30)의 이미지를 나타낸 것이다.)을 도시한 것이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 실제 니트로 셀룰로오스 종이기판(10)의 후면에 저항성 열선(31)을 내장시키고 상면에 CNT 트랜지스터(20)가 제작된 소멸가능 트랜지스터(1) 전자소자를 제조하였음을 알 수 있다. 그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 배터리가 연결된 DC power controller를 저항선 열선(31)에 연결해 준 후, DC power controller를 RF(Radio frequency)신호로 ON/OFF 시켜줌으로써 전압을 인가하는 방식으로 실험을 진행하였음을 알 수 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 시간에 따라서 DC 전압인가 후(스위치 ON), 2초 이내로 전자소자가 연소에 의해 소멸함을 알 수 있고, 그 결과 니트로셀룰로어스 종이기판(10) 상에 제작된 CNT 트랜지스터(20)가 수 초 내에 연소되어 사라짐을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 니트로셀룰로오스 종이(Nitrocellulose paper) 종이기판(10) 위에 탄소나노튜브 트랜지스터(CNT transistor)를 제작하고 내장된 히터(30)에서 발생하는 열을 이용하여 전기적 연소를 통해 빠른 소멸 및 분해가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 히터(30)의 기하학적 구조 및 인가되는 전압을 조절하여 연소시간을 조절할 수 있으며 재가 남지 않는 특성을 가지고 있어 보안용 소자로 적합한 장점이 있다. 그리고 본 발명의 일실시예에 따르면, 연소에 의해 완전히 매우 빠르게 소멸할 수 있기 때문에 보안용 전자소자로의 실용화가능성이 크며, 히터(30)에 인가해주는 전압을 RF 리모컨을 사용하여 발생시킴으로써 무선으로도 전자소자의 연소, 소멸을 컨트롤할 수 있어 보안이 요구되는 다양한 전자소자에 쉽게 적용이 가능하고, 연소시간을 조절할 수 있기 때문에 보안용 전자소자이외의 의학용 센서 및 일회용 제품 등 다양한 응융분야에도 적용이 가능하여 활용성이 높은 장점이 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터
10:종이기판
20:CNT 트랜지스터
21:게이트
22:드레인
23:소스
24:CNT
30:히터
31:저항성 열선
32:전압인가부
33:스위치
34:제어부
40:스탬프

Claims (13)

  1. 트랜지스터에 있어서,
    종이기판;
    상기 종이기판의 일측면에 내장되도록 구비되는 히터; 및
    상기 종이기판의 타측면에 구비되는 트랜지스터;를 포함하고,
    필요에 따라 상기 히터에 전압이 인가되면 연소되어 소멸되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 종이기판은 니트로 셀룰로오스로 구성되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 트랜지스터는 탄소나노튜브(CNT) 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 히터는 저항성 열선으로 구성되며, 스탬프 공정으로 상기 종이기판의 타측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 저항성 열선으로 전압을 인가하여 상기 종이기판을 줄 히팅시키는 전압인가부와, 상기 전압인가부에 의한 열선으로의 전압 인가를 스위칭하는 스위치와, 상기 전압인가부와 스위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 저항성 열선은 지그재그 형태로 구성되며 상기 저항성 열선의 길이에 따라 연소시간, 소멸시간이 조절되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 열선으로 인가되는 전압을 제어하여 상기 연소시간, 소멸시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터.
  8. 트랜지스터의 제조방법에 있어서,
    종이기판을 준비하는 제1단계;
    상기 종이기판의 일측면에 히터를 내장시키는 제2단계;
    상기 종이기판의 타측면에 CNT 트랜지스터를 제작하는 제3단계; 및
    필요에 따라 상기 히터에 전압을 인가하여, 제작된 트랜지스터를 연소시키는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 종이기판은 니트로 셀룰로오스 종이기판이며,
    상기 제2단계는,
    상기 니트로 셀룰로오스 종이기판의 일측면에, 스탬프 공정에 의해 저항성 열선을 내장시키는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2단계 전에,
    제작된 트랜지스터의 연소시간, 소멸시간을 결정하고, 상기 종이기판에 내장될 히터의 형태와 길이를 결정하는 단계를 포함하여,
    결정된 형태의 히터를 상기 종이기판의 일측면에 제작하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제3단계에서,
    실리콘 기판상에 CNT 트랜지스터를 제작한 후, 트랜스퍼 프린팅 공정에 의해 상기 CNT 트랜지스터를 상기 종이기판 상에 트랜스퍼시켜 제작하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제4단계에서,
    제어부가 스위치를 작동시켜, 전안입가부가 저장성 열선으로 전압을 인가하여 상기 종이기판이 줄 히팅되어 제작된 트랜지스터가 연소되는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 열선으로 인가되는 전압을 제어하여 상기 연소시간, 소멸시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 종이기판 상에 제작된 소멸가능 트랜지스터의 제조방법.
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