KR20190030810A - 신경신호 측정용 신경전극 및 그의 제조방법 - Google Patents

신경신호 측정용 신경전극 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신경신호 측정용 신경전극 및 그의 제조방법을 개시한다. 그의 제조방법은, 기판 상에 ITO 전극을 형성하는 단계와, 상기 ITO 전극의 일부를 노출하는 패시베이션 층을 형성하는 단계와, 상기 ITO 전극 상에 ITO 나노와이어들을 형성하는 단계와, 상기 ITO 나노와이어들 상에 금속 산화물을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

신경신호 측정용 신경전극 및 그의 제조방법{neural electrode for measuring neural signal and method for manufacturing the same}
본 발명은 신경신호 측정용 신경전극 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
신경 세포로부터 신경 신호의 기록을 목적으로 하는 생체 내(in vivo) 또는 생체 외(in vitro) 신경 인터페이스 분야에서 신경전극의 성능 향상을 위한 소재 개발에 대한 연구가 진행되고 있다.
신경전극은 백금, 금, 텅스텐, 이리듐과 같은 금속 선으로 제작된 1세대 전극에서, 반도체나 다중 어레이로 제작된 2세대 전극을 거쳐서, 나노구조체로 표면 개질된 3세대 전극이 연구 개발되고 있다.
보다 정확한 신경의 상태를 파악하기 위하여, 신경 세포 단위로 신경 신호의 기록이 필수적이며, 이를 위해, 전극의 크기가 신경 세포의 크기(약 10㎛) 수준으로 작아지고 있다.
신경전극의 크기가 작으면서도 유효한 신호 측정 감도를 유지하기 위해서는 단위 면적당 표면적이 커야 하며, 이를 위해, 나노재료 등을 이용한 표면 개질이 시도되고 있다.
표면적의 증가는 임피던스의 감소를 통한 열 잡음을 감소시키고, 궁극적으로는 신호 대비 잡음비(Signal-to Noise Ratio, SNR)를 향상시킬 수 있다.
한편, 신경전극의 경우, 신경 세포와의 친화성이 매우 중요하므로, 신경전극의 신경 친화성뿐만 아니라 신경전극 부동태(passivation) 소재의 신경 친화성 또한 매우 중요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 임피던스를 감소시키고, 전하 저장 용량을 증가시킬 수 있는 신경신호 측정용 신경전극 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 신경전극의 제조방법을 개시한다. 그의 제조방법은, 기판 상에 ITO 전극을 형성하는 단계; 상기 ITO 전극의 일부를 노출하는 패시베이션 층을 형성하는 단계; 상기 ITO 전극 상에 ITO 나노와이어들을 형성하는 단계; 및 상기 ITO 나노와이어 상에 금속 산화물을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물은 이리듐 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물을 형성하는 단계는 상기 ITO 나노와이어 상에 상기 금속 산화물을 전착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물을 전착하는 단계는: 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계; 및 상기 이리듐 산화물 졸 내에 상기 기판을 제공하여 상기 이리듐 산화물을 전착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계는: 물 내에 이리듐 염화물을 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 물 내에 과산화수소를 첨가하는 단계; 상기 물 내에 옥살산을 첨가하는 단계; 및 상기 물 내에 pH 조절제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 pH 조절제는 과염소산칼륨을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 이리듐 산화물을 전착하는 단계는 CV 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물은 상기 ITO 나노와이어들의 간격의 절반보다 작은 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 패시베이션 층은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 기판은 투명 글래스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 신경전극은, 기판 상의 ITO 전극; 상기 ITO 전극의 양측의 가장자리들을 덮는 패시베이션 층; 상기 패시베이션 층으로부터 노출된 상기 ITO 전극 상의 ITO 나노와이어들; 및 상기 ITO 나노와이어들 상에 배치되어 상기 ITO 나노와이어들의 표면적을 증가시키는 금속 산화물을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물은 이리듐 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물은 상기 ITO 나노와이어들의 간격의 절반보다 작은 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 패시베이션 층은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 기판은 투명 글래스를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 신경전극의 제조방법은 ITO 전극 상에 ITO 나노와이어들을 형성하는 단계 및 상기 ITO 나노와이어들 상에 금속 산화물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 ITO 나노와이어는 전극의 표면적을 증가시켜 상기 신경전극의 임피던스를 감소시키고 상기 금속 산화물은 상기 신경전극의 전하저장 용량을 증가 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 신경신호 측정용 신경전극의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2 내지 도 9는 신경신호 측정용 신경전극의 제조 방법을 보여주는 공정 단면도들이다.
도 10은 도 1의 ITO 나노와이어들 상에 금속 산화물을 형성하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11은 도 10의 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 12는 도 9의 본 발명의 신경전극의 임피던스와 상기 금속 산화물이 없는 일반적인 신경 전극의 임피던스를 비교하기 위한 그래프들이다.
도 13은 도 9의 신경전극과 상기 금속 산화물이 없는 일반적인 신경 전극의 전하 저장 용량을 비교하기 위한 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 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, 굴곡으로 형성된 유체 및 폴리머 층은 평탄하게 형성될 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 신경신호 측정용 신경전극의 제조방법을 보여준다. 도 2 내지 도 9는 신경신호 측정용 신경전극의 제조 방법을 보여주는 공정 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 신경신호 측정용 신경전극의 제조방법은, 기판 상에 ITO 전극을 형성하는 단계(S10), 상기 ITO 전극의 양측 가장자리들 상에 패시베이션 층을 형성하는 단계(S20), 상기 ITO 전극의 중심 상에 ITO 나노와이어들을 형성하는 단계(S30), 상기 ITO 나노와이어들 상에 금속 산화물을 형성하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(10) 상에 ITO 전극(20)을 형성한다(S10). 상기 기판(10)은 투명 글래스 또는 투명 퀄츠를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 기판(10)은 투명 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 ITO 전극(20)은 스퍼터링 방법, 포토리소그래피 방법 및 식각 방법으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 ITO 전극(20)의 양측 가장자리들 상에 패시베이션 층(30)을 형성한다(S20). 상기 패시베이션 층(30)은 실리콘 산화막의 절연체를 포함할 수 있다. 상기 패시베이션 층(30)은 화학기상증착방법 및 식각 방법으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 4 내지 도 8을 참조하면, 상기 ITO 전극(20)의 중심 상에 ITO 나노와이어들(40)을 형성한다(S30). 상기 ITO 나노와이어들(40)을 형성하는 단계(S30)는 상기 ITO 나노와이어들(40)을 증착하는 단계(S32) 및 상기 ITO 나노와이어들(40)의 일부를 제거하는 단계(S34)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 ITO 전극(20) 및 상기 패시베이션 층(30) 상에 ITO 나노와이어들(40)을 증착한다(S40). 상기 ITO 나노와이어들(40)은 스퍼터링 방법 또는 펄스 레이저 증착(PLD: Pulsed Laser Deposition) 방법으로 증착될 수 있다. 상기 ITO 나노와이어들(40)은 수염 모양(whisker shape)을 갖고, 상기 기판(10)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 상기 ITO 나노와이어들(40)은 약 2㎛ 내지 약 20㎛의 높이 및/또는 길이를 가질 수 있다. 상기 ITO 나노와이어들(40) 사이의 거리는 그들의 높이 및/또는 길이보다 작을 수 있다.
도 1 및 도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 ITO 나노와이어들(40)의 일부를 제거한다(S34). 예를 들어, 상기 ITO 나노와이어들(40)은 포토리소그래피 방법 및 식각 방법을 통해 상기 패시베이션 층(30) 상에서 제거될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 ITO 나노와이어들(40) 상에 포토레지스트(50)를 도포한다. 상기 포토레지스트(50)는 스핀 코팅 방법으로 상기 기판(10) 상의 전면에 도포될 수 있다.
도 6을 참조하면, 포토레지스트(50)의 일부를 제거하여 포토레지스트 패턴(50a)을 형성한다. 상기 포토레지스트(50)는 패시베이션 층(30) 상에서 제거될 수 있다. 상기 포토레지스트(50)가 포지티브 포토레지스트일 경우, 자외선 광은 노광기(미도시)를 통해 상기 패시베이션 층(30) 상의 포토레지스트(50)에 선택적으로 제공될 수 있다. 이후, 상기 포토레지스트(50)는 현상액에 의해 현상될 수 있다. 상기 포토레지스트(50)의 일부는 패시베이션 층(30) 상의 제거되고, 포토레지스트 패턴(50a)은 상기 ITO 전극(20) 상에 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 패시베이션 층(30) 상의 상기 ITO 나노와이어들(40)을 제거한다. 상기 패시베이션 층(30) 상의 상기 ITO 나노와이어들(40)을 제거할 때, 상기 포토레지스트 패턴(50a)은 식각 마스크로 사용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(50a)을 제거한다. 상기 ITO 나노와이어들(40)은 상기 ITO 전극(20) 상에 형성될 수 있다(S30). 상기 포토레지스트 패턴(50a)은 알코올 또는 아세톤과 같은 유기 용매에 의해 제거될 수 있다. 상기 ITO 나노와이어들(40)은 상기 패시베이션 층(30)보다 높을 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, ITO 나노와이어들(40) 상에 금속 산화물(60)을 형성한다(S40). 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물(60)은 이리듐 산화물의 희토류 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물(60)은 전착(electrodeposition) 방법으로 형성될 수 있다.
도 10은 도 1의 ITO 나노와이어들(40) 상에 금속 산화물(60)을 형성하는 단계(S40)의 일 예를 보여준다.
도 10을 참조하면, 상기 금속 산화물(60)을 형성하는 단계(S40)는 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계(S42) 및 상기 ITO 나노와이어들(40) 상에 상기 금속 산화물(60)을 전착하는 단계(S44)를 포함할 수 있다.
도 11은 도 10의 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계(S42)의 일 예를 보여준다.
도 11을 참조하면, 상기 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계(S42)는 상기 금속 산화물(60)의 전착 용액을 제조하는 단계일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계(S42)는 물과 이리듐 염화물을 혼합하는 단계(S52), 과산화 수소수를 첨가하는 단계(S54), 옥살산을 첨가하는 단계(S56), pH 조절제를 첨가하는 단계(S58) 및 상기 물을 안정화하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
먼저, 약 50㎖의 상기 물 내에 약 0.07g의 상기 이리듐 염화물을 혼합한다(S52). 상기 물과 상기 이리듐 염화물은 약 30분 정도 혼합(mixed) 및/또는 교반(stirred)될 수 있다.
다음, 상기 물 내에 약 30%로 희석되고 약 0.5㎖ 부피의 상기 과산화수소수를 첨가한다(S54). 상기 물과 상기 과산화수소수는 약 5분동안 혼합 및/또는 교반될 수 있다.
그 다음, 상기 물 내에 약 250㎖의 옥살산(oxalic acid)을 첨가한다(S56). 상기 물과 상기 옥살산은 약 10분 정도 혼합 및/또는 교반될 수 있다.
이후, 상기 물 내에 pH 조절제를 첨가한다(S58). 상기 물의 pH는 약 10.5로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 물을 상온(ex, 약 20℃)에서 일정시간(ex, 약 10시간 이상) 안정화하여(S60) 상기 이리듐 산화물 졸을 만든다. 상기 물은 보라색을 가질 수 있다.
다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 기판(10)을 상기 이리듐 산화물 졸 내에 제공하여 상기 ITO 나노와이어들(40) 상에 상기 금속 산화물(60)을 전착한다(S40). 상기 금속 산화물(60)은 CV(Cyclic Voltammetry)방법으로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물(60)은 약 -0.05V내지 약 0.8V의 전압 범주 내에서 약 100mV/sec의 속도로 형성될 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 금속 산화물(60)은 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
상기 금속 산화물(60)은 상기 ITO 나노와이어들(40) 및/또는 상기 ITO 전극(20)에 대해 금속보다 높은 접착력을 가질 수 있다. 상기 ITO 나노와이어들(40) 및/또는 상기 ITO 전극(20)은 상기 금속 산화물(60)과 동종의 산화물이기 때문이다.
상기 금속 산화물(60)은 신경전극(100)의 표면적을 증가시켜 그의 임피던스를 감소시키고, 전하 저장 용량을 증가시킬 수 있다. 상기 금속 산화물(60)의 두께가 증가하면, 상기 금속 산화물(60)의 표면적은 증가할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 금속 산화물(60)은 상기 ITO 나노와이어들(40) 사이의 거리의 절반보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 가령, 상기 금속 산화물(60)의 두께가 상기 ITO 나노와이어들(40) 사이의 거리의 절반보다 클 경우, 상기 금속 산화물(60)은 상기 ITO 나노와이어들(40)을 연결시켜 신경전극(100)의 표면적을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 ITO 나노와이어들(40)의 길이 또는 간격이 약 2㎛ 내지 약 20㎛일 경우, 상기 금속 산화물(60)은 약 1㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 금속 산화물(60)은 약 5nm의 두께로 형성될 수 있다.
도 12는 도 9의 본 발명의 신경전극(100)의 임피던스(110)와 상기 금속 산화물(60)이 없는 일반적인 신경 전극의 임피던스(120)를 비교하여 보여준다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 신경전극(100)은 일반적인 신경전극의 임피던스(120)보다 낮은 임피던스(110)를 가질 수 있다. 상기 ITO 나노와이어(40)가 신경전극(100)의 표면적을 증가시키기 때문에 상기 신경 전극(100)의 임피던스(110)는 상기 일반적인 신경전극의 임피던스(120)보다 작을 수 있다. 신경 전극(100)의 상기 임피던스(110)가 작아지면, 상기 신경전극(100)의 노이즈는 감소할 수 있다.
도 13은 도 9의 신경전극(100)과 상기 금속 산화물(60)이 없는 일반적인 신경 전극의 전하 저장 용량(charge storage capacity)을 비교하여 보여준다. 여기서, 가로축은 전압(ex, 전압 대비 측정 전극(V vs Ag/AgCl, saturated KCl)) 이고, 세로축은 전류(mA/cm2)이다. 상기 전하 저장 용량(ex, CV, C는 정전용량이고, V는 전압)은 음의 전류에서의 적분 값(ex, 면적)으로 표시될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 신경전극(100)은 일반적인 신경전극의 전하 저장 용량(140)보다 많은 전하 저장 용량(130)을 가질 수 있다. 상기 신경전극(100)의 상기 전하 저장 용량(130)이 증가하면, 상기 신경세포의 손상이 감소할 수 있다. 반대로, 상기 전하 저장 용량(130)이 감소하면, 상기 신경세포의 손상이 증가할 수 있다.
그리고 상기 신경전극(100)의 상기 전하 저장 용량(130)이 증가하면, 전하 주입 제한이 증가할 수 있다. 상기 전하 주입 제한은 신경세포가 손상되지 않고 전극 주변으로 이동할 수 있는 전하량으로 정의될 수 있다. 상기 전하 주입 제한이 증가되면 신경세포의 측정 전압의 마진이 증가할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

  1. 기판 상에 ITO 전극을 형성하는 단계;
    상기 ITO 전극의 일부를 노출하는 패시베이션 층을 형성하는 단계;
    상기 ITO 전극 상에 ITO 나노와이어들을 형성하는 단계; 및
    상기 ITO 나노와이어들 상에 금속 산화물을 형성하는 단계를 포함하는 신경전극의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 이리듐 산화물을 포함하는 신경전극의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물을 형성하는 단계는 상기 ITO 나노와이어 상에 상기 금속 산화물을 전착하는 단계를 포함하는 신경전극의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 산화물을 전착하는 단계는:
    이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계; 및
    상기 이리듐 산화물 졸 내에 상기 기판을 제공하여 상기 이리듐 산화물을 전착하는 단계를 포함하는 신경전극의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이리듐 산화물 졸을 준비하는 단계는:
    물 내에 이리듐 염화물을 혼합하는 단계를 포함하는 신경전극의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 물 내에 과산화수소를 첨가하는 단계;
    상기 물 내에 옥살산을 첨가하는 단계; 및
    상기 물 내에 pH 조절제를 첨가하는 단계를 더포함하는 신경전극의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 pH 조절제는 과염소산칼륨을 포함하는 신경전극의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 이리듐 산화물을 전착하는 단계는 CV 방법을 포함하는 신경전극의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 상기 ITO 나노와이어들의 간격의 절반보다 작은 두께로 형성되는 신경전극의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 패시베이션 층은 실리콘 산화물을 포함하는 신경전극의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 투명 글래스를 포함하는 신경전극의 제조방법,
  12. 기판 상의 ITO 전극;
    상기 ITO 전극의 양측의 가장자리들을 덮는 패시베이션 층;
    상기 패시베이션 층으로부터 노출된 상기 ITO 전극 상의 ITO 나노와이어들; 및
    상기 ITO 나노와이어들 상에 배치되어 상기 ITO 나노와이어들의 표면적을 증가시키는 금속 산화물을 포함하는 신경신호 측정용 신경전극.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 이리듐 산화물을 포함하는 신경신호 측정용 신경전극.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 상기 ITO 나노와이어들의 간격의 절반보다 작은 두께를 갖는 신경신호 측정용 신경전극.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 패시베이션 층은 실리콘 산화물을 포함하는 신경신호 측정용 신경전극.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판은 투명 글래스를 포함하는 신경신호 측정용 신경전극.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200125882A (ko) * 2019-04-26 2020-11-05 한국전자통신연구원 신경 센싱 소자 및 그 제조 방법
KR20210060273A (ko) 2019-11-18 2021-05-26 재단법인대구경북과학기술원 신경전극 배열체 및 이의 제조방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7265037B2 (en) * 2003-06-20 2007-09-04 The Regents Of The University Of California Nanowire array and nanowire solar cells and methods for forming the same
US7905013B2 (en) * 2007-06-04 2011-03-15 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method for forming an iridium oxide (IrOx) nanowire neural sensor array
KR20100058220A (ko) 2008-11-24 2010-06-03 삼성전자주식회사 나노 구조물의 제조 방법, 나노 구조물 및 이를 이용하는 소자
US9368289B2 (en) * 2009-04-09 2016-06-14 The Regents Of The University Of California Three dimensional dye-sensitized solar cells with nanoscale architectures
EP2582324B1 (en) 2010-06-21 2020-03-18 The Regents of The University of California Ultra-high photosensitivity vertical nanowire arrays for retinal prosthesis
US20180195199A9 (en) * 2012-09-17 2018-07-12 National Institute Of Standards And Technology Process for making an iridium layer
KR101695708B1 (ko) 2014-01-09 2017-01-13 한국전자통신연구원 반도체 소자 및 그 제조방법
KR102034177B1 (ko) 2014-01-24 2019-11-08 한국전자통신연구원 유기발광소자의 제조방법
JP6441576B2 (ja) * 2014-02-03 2018-12-19 デクセリアルズ株式会社 透明導電膜及びその製造方法、情報入力装置、並びに、電子機器
US9207824B2 (en) * 2014-03-25 2015-12-08 Hailiang Wang Systems and methods for touch sensors on polymer lenses
KR101595895B1 (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 주식회사 엔앤비 광소결로 접합된 은 나노와이어를 포함하는 투명전극용 필름, 광소결을 이용한 은 나노와이어 접합용 분산액 및 은 나노와이어의 접합 방법
US10747372B2 (en) * 2015-03-25 2020-08-18 Hailiang Wang Systems and high throughput methods for touch sensors
WO2017187431A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Sabic Global Technologies B.V. High refractive index (hri) substrate and method for fabrication thereof
KR102126183B1 (ko) * 2017-11-29 2020-06-24 한국과학기술연구원 고분자 전해질 막 물 전기분해장치의 확산층 및 산소 전극 복합층 및 그 제조 방법, 이를 이용한 고분자 전해질 막 물 전기 분해 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200125882A (ko) * 2019-04-26 2020-11-05 한국전자통신연구원 신경 센싱 소자 및 그 제조 방법
KR20210060273A (ko) 2019-11-18 2021-05-26 재단법인대구경북과학기술원 신경전극 배열체 및 이의 제조방법

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