KR20190113066A - 생분해성 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

생분해성 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법을 개시한다. 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터는 기판, 기판 상에 형성되는 반도체층, 반도체층 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극, 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 형성되는 유전체층 및 유전체층 상에 형성되는 게이트 전극을 포함하고, 상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

생분해성 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법{BIODEGRADABLE FIELD EFFECT TRANSISTOR AND A METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 생분해성 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펩타이드 기반의 물질 및 무기 반도체 물질의 접합을 기반으로 하여, 높은 생체 적합도, 생분해성 및 우수한 전기적 특성을 나타내는 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 관한 것이다.
최근 사용자의 건강 상태를 측정 또는 진단하거나 질병을 치료하는 목적의 인체 삽입형 전자소자에 대한 기술이 활발하게 연구되고 있다. 특히 생분해성 전자소자는 인체 내에서 분해 및 용해되는 물질로 이루어져, 삽입된 소자의 제거를 위한 2차 수술이 필요 없을 뿐만 아니라 그에 따른 위험부담을 낮출 수 있어 크게 주목받고 있다.
그러나, 기존의 인체삽입형 전자소자에 사용되던 무기물을 기반으로 하는 반도체 소자의 경우 인체 내부에서 분해 또는 용해되기까지 오랜 시간 물리적 접촉을 하면서 염증 유발, 독성 및 면역 반응 등의 부작용을 초래할 수 있다는 문제점이 존재하였다.
하지만, 단백질과 같은 생체 물질의 경우, 인체 내의 효소에 의해 화학적으로 가수분해되기 때문에 인체내에서 빠르게 녹을 뿐 아니라 부산물인 아미노산도 인체내에서 독성을 나타내지 않는다. 특히, 펩타이드는 단백질보다 짧은 사슬의 아미노산으로 이루어져있고, 일반적으로 2차, 3차, 4차 구조체를 형성하지 않아 결합에너지가 작으므로 상대적으로 물에 더 잘 녹는 특성을 갖는다.
또한, 원하는 아미노산 서열의 펩타이드를 디자인하여 다양한 분야에 활용될 수 있으며, 펩타이드의 서열 변화를 통해 물리적, 광학적, 전기적 또는 생물학적 특성 변화가 가능해져 특정 장기에 대한 생체적합성(biocompatibility) 및 생분해성(biodegradability)을 조절할 수 있고, 펩타이드는 관능기 또는 특정한 화합물을 결합시켜 본래의 성질을 개변하거나 특수한 기능을 갖게 하는 화학개량(chemical modification)이 쉬운 특성을 가지고 있어 다양한 어플리케이션에 적용이 가능하다.
한편, 무기 반도체 물질 중 하나인 흑린(black phosphorus)은 인(P) 원소로 구성된 2차원 물질로 인(P)과는 모양과 성질이 다른 동소체이다. 흑린은 그래핀처럼 층상구조를 가지며, 박리법을 이용하여 2차원 구조로의 제작이 가능하다. 또한 밴드갭(band gap)이 없어서 반도체로 응용되기 어려운 그래핀과 달리 흑린은 열린 밴드갭 구조를 가지므로 뛰어난 전기적 성질을 지닌다.
또한, 흑린은 산소와 수분에 빠르게 반응하는 성질을 지녔으며, 반응 후 산화물인 산화인(phosphorus oxide)은 물이나 체액에 매우 잘 용해되는 성질을 지닌다. 따라서, 흑린은 사용 후 용해되어 없어지는 생분해성 소자로서의 활용에 용이하고 용해된 용액은 인산(phosphoric acid)으로 인체에 무해한 특성을 갖는다.
따라서, 2차원 구조로 제작된 흑린(black phosphorus)의 전기적 특성이 우수하여 그래핀, 이황화몰리브덴(MoS2) 및 이황화텅스텐(WS2)과 함께 실리콘 기반의 반도체 소자의 한계를 뛰어넘을 수 있는 미래소자의 재료로써 많은 연구가 이루어지고 있다.
이와 같이 기존의 인체 삽입형 전자소자에 사용되던 물질들에 비해 생분해성과 생체적합성이 높은 펩타이드 및 흑린은 인체내에 남아 유발할 수 있는 염증, 독성 및 면역반응 등의 지속적인 물리적, 생물학적 손상을 최소화 할 수 있다.
미국 공개특허 제2012-0223293호(2012.09.06), “Biodegradable Electronic Devices” 미국 공개특허 제2017-0128015호(2017.05.11), “Bioresorbable Silicon Electronics for Transient Implant” 미국 공개특허 제2017-0164482호(2017.06.08), “Transient Electronic Devices Comprising Inorganic or Hybrid Inorganic and Organic Substrates and Encapsulates” 미국 등록특허 제9691873호(2017.06.27), “TRANSIENT DEVICES DESIGNED TO UNDERGO PROGRAMMABLE TRANSFORMATIONS” 미국 등록특허 제9875974호(2018.01.23), “PROCESSING TECHNIQUES FOR SILICON-BASED TRANSIENT DEVICES”
본 발명은 펩타이드 기반의 물질 및 무기 반도체 물질의 접합을 기반으로 하여, 높은 생체 적합도, 생분해성 및 우수한 전기적 특성을 가진 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 제공하고자 한다.
본 발명은 펩타이드 기반의 물질 및 무기 반도체 물질을 사용하여 체내에 삽입하여 원하는 시간 동안 사용이 가능한 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 통해 사용자의 자가 건강 진단을 위한 지속적인 모니터링 및 치료에 이용될 수 있는 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 제공하고자 한다.
본 발명은 생체 물질인 펩타이드 및 흑린 기반의 물질의 재료화를 통해 의료용 진단 기기 및 계측 기기에 활용될 수 있는 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 반도체층; 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극; 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 형성되는 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 게이트 전극; 을 포함하고, 상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성된다.
상기 생분해성 물질은 무기물질, 유기물질 및 생체 적합성 재료 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 무기 반도체 물질은 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 2차원 반도체 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 전극 중 적어도 어느 하나는 생분해성 금속으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 유전체층은 펩타이드 결합이 하나 이상 있는 티로신(tyrosine) 기반의 펩타이드로 구성될 수 있다.
상기 기판, 반도체층, 유전체층, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극은 36시간 내에 용해될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 형성되는 유전체층; 상기 유전체층 상에 형성되는 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극; 을 포함하고, 상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 서로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 반도체층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 형성된 상기 기판 상에 유전체층을 형성하는 단계; 및 상기 유전체층 상에 형성되는 게이트 전극을 포함하고, 상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 게이트 전극 상에 유전체층을 형성하는 단계; 유전체층 상에 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 반도체층 상에 서로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기판은 생분해성 물질로 구성되며, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되고, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성된다.
본 발명은 펩타이드 기반의 물질 및 무기 반도체 물질의 접합을 기반으로 하여, 높은 생체 적합도, 생분해성 및 우수한 전기적 특성을 가진 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.
본 발명은 펩타이드 기반의 물질 및 무기 반도체 물질을 사용하여 체내에 삽입하여 원하는 시간 동안 사용이 가능한 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 통해 사용자의 자가 건강 진단을 위한 지속적인 모니터링 및 치료에 이용될 수 있는 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.
본 발명은 생체 물질인 펩타이드 및 흑린 기반의 물질의 재료화를 통해 의료용 진단 기기 및 계측 기기에 활용될 수 있는 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 상부 게이트(Top gate)구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 하부 게이트(Bottom gate)구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 게이트(Top gate)구조 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 게이트(Bottom gate)구조 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 모식도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 흑린(Black phosphorus)으로 구성되는 반도체층 및 YYACAYY 펩타이드로 형성된 유전체층을 포함하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 전달 곡선(transfer curves)을 도시한 그래프이고, 도 6b는 출력 곡선(Output curves)을 도시한 그래프이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 있어서 반도체층을 구성하는 흑린을 물 및 인산완충생리식염수(Phosphate Buffered Saline, PBS)에 녹였을 때 시간에 따른 광학 현미경 이미지(Optical Microscope) 및 흑린의 두께를 AFM(atomic Force Microscopy)로 측정하여 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 있어서 YYACAYY 펩타이드를 물 및 인산완충생리식염수(Phosphate Buffered Saline, PBS)에 녹였을 때의 용해 속도(dissolution rate)를 알파 스텝(Alpha step)으로 측정한 결과를 도시한 그래프 및 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 있어서 몰리브덴(Mo)을 물에 녹였을 때의 용해 속도(dissolution rate)를 알파 스텝으로 측정한 결과를 도시한 그래프 및 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 10은 글래스 상에 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 형성하여 물에 녹였을 때의 시간에 따른 사진 및 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
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.
본 명세서에서 사용되는 “실시예”, “예”, “측면”, “예시” 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, ‘또는’ 이라는 용어는 배타적 논리합 ‘exclusive or’이기보다는 포함적인 논리합 ‘inclusive or’를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, ‘x가 a 또는 b를 이용한다’라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현(“a” 또는 “an”)은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 “하나 이상”을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 상부 게이트(Top gate)구조를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 형성되는 반도체층(120), 반도체층(120) 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극(130) 및 드레인 전극(140), 소스 전극(130) 및 드레인 전극(140) 상에 형성되는 유전체층(150) 및 유전체층(150) 상에 형성되는 게이트 전극(160)을 포함한다.
또한, 기판(110)은 생분해성 물질로 구성되고, 유전체층(150)은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 반도체층(120)은 무기 반도체 물질로 구성된다.
기판(110)은 생분해성 전계 효과 트랜지스터(100)를 형성하기 위한 베이스 기판으로서, 생분해성 물질로 형성될 수 있다.
상기 생분해성 물질은 무기물질, 유기물질 및 생체 적합성 재료 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 무기물질은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Siliconnitride; SiNx), 실리콘 산질화물(SiON), 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산질화물(AlON) 및 알루미늄 실리콘 산질화물(AlSiON)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 유기물질은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acrylic), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드아미드(polyimide-amide), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리P-페닐렌 비닐렌(Poly p-Phenylene Vinylene), 및 폴리파라크실렌계 수지(polyparaxylylene resin) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 생체 적합성 재료는 생체 유래 가용성 물질, 생체 적합 물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 생체 유래 가용성 물질은 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid; HA), 알긴산, 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 티틴, 피브린, 아가로스, 풀루란 및 셀룰로오스 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 생체 적합 물질은 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리비닐알콜(PVA), 히드록시프로필 셀룰로스(HPC), 히드록시에틸셀룰로스(HEC), 히드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 나트륨 카르복시메틸 셀룰로스, 폴리알콜, 아라비아검, 알기네이트, 시클로덱스트린, 덱스트린, 포도당, 과당, 녹말, 트레할로스, 글루코스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 프럭토스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 소르비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 폴리락트산(polylactic acid), 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아마이드, 폴리메타아크릴산, 및 폴리말레인산 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
반도체층(120)은 무기 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 무기 반도체 물질은 GaO, ZnO, CoO, IrO2, Rh2O3, Al2O3, SnO 등과 같은 산화물 반도체, GaN, AlGaN, InN, InGaN, AlN 등과 같은 질화물 반도체 및 2차원 반도체 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 2차원 반도체는 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMD), 흑린(Black phosphorus), 게르마닌(Germanane), 실리신(silicene)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, TaS2, TaSe2, TiS2, TiSe2, HfS2, HfSe2, SnS2, SnSe2, GeS2, GeSe2, GaS2, GaSe2, Bi2S3, Bi2Se3 및 Bi2Te3 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
소스 전극(130), 드레인 전극(140) 및 게이트 전극(160) 중 적어도 어느 하나는 생분해성 금속으로 형성될 수 있다.
생분해성 금속은 철(Fe), 인(P), 니켈(Ni), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 규소(Si), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 몰리브덴(Mo), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 가돌리늄(Ga) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
유전체층(150)은 펩타이드 기반의 물질로 형성될 수 있다.
펩타이드 기반의 물질은 티로신 및 시스테인(cysteine)을 각각 적어도 한 개씩 포함하고, 5 내지 10개의 아미노산으로 구성된 펩타이드를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 7개의 아미노산으로 구성된 것을 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 7개의 아미노산으로 구성된 YYACAYY(tyr-tyr- ala-cys-ala-tyr-tyr)의 염기 서열을 갖는 펩타이드 또는 폴리도파민(polydopamine, PDA)을 사용할 수 있다.
유전체층(150)은 펩타이드 자체를 이용하여 1MV/cm의 전계를 가해주었을 때, 10-6[A/cm2] 이하의 전류 밀도를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전계 효과 트랜지스터(100)는 헬스 케어 분야에서 자가 건강 진단 및 치료를 위해 사용될 수 있다.
또한, 펩타이드 기반의 물질 및 무기물 반도체 물질의 접합을 기반으로 구성되는 생분해성 전계 효과 트랜지스터(100)가 체내에 삽입될 경우, 높은 체내 적합도와 생분해성으로 인해 빠른 시간 내에 용해되어, 인체 내의 물리적, 생물학적 손상을 최소화 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 하부 게이트(Bottom gate)구조를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 형성되는 게이트 전극(220), 게이트 전극(220) 상에 형성되는 유전체층(230), 유전체층(230) 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극(250) 및 드레인 전극(260) 및 상기 소스 전극(250)과 상기 드레인 전극(260) 사이에 형성되는 반도체층(240)을 포함한다.
또한, 기판(210)은 생분해성 물질로 구성되고, 유전체층(250)은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 반도체층(220)은 무기 반도체 물질로 구성된다.
기판(210)은 생분해성 전계 효과 트랜지스터(200)를 형성하기 위한 베이스 기판으로서, 생분해성 물질로 형성될 수 있다.
상기 생분해성 물질은 무기물질, 유기물질 및 생체 적합성 재료 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 무기물질은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Siliconnitride; SiNx), 실리콘 산질화물(SiON), 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산질화물(AlON) 및 알루미늄 실리콘 산질화물(AlSiON)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 유기물질은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acrylic), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드아미드(polyimide-amide), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리P-페닐렌 비닐렌(Poly p-Phenylene Vinylene), 및 폴리파라크실렌계 수지(polyparaxylylene resin) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 생체 적합성 재료는 생체 유래 가용성 물질, 생체 적합 물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 생체 유래 가용성 물질은 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid; HA), 알긴산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란(dextran Sulfate), 폴리라이신(polylysine), 피브린(fibrin), 아가로스(agarose), 풀루란(pullulan) 및 셀룰로오스(cellulose) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 생체 적합 물질은 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리비닐알콜(PVA), 히드록시프로필 셀룰로스(HPC), 히드록시에틸셀룰로스(HEC), 히드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 나트륨 카르복시메틸 셀룰로스(sodium carboxymethyl cellulose), 폴리알콜(poly alcohol), 아라비아검(Gum arabic), 알기네이트(alginate), 시클로덱스트린(cyclodextrin), 덱스트린(dextrin), 포도당(glucose), 과당, 녹말, 트레할로스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 프럭토스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 소르비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 폴리락트산(polylactic acid), 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리아크릴산(polyacrylate), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리메타아크릴산, 및 폴리말레인산 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(220), 소스 전극(250) 및 드레인 전극(260) 중 적어도 어느 하나는 생분해성 금속으로 형성될 수 있다.
생분해성 금속은 철(Fe), 인(P), 니켈(Ni), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 규소(Si), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 몰리브덴(Mo), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 가돌리늄(Ga) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
유전체층(230)은 펩타이드 기반의 물질로 형성될 수 있다.
펩타이드 기반의 물질은 티로신 및 시스테인(cysteine)을 각각 적어도 한 개씩 포함하고, 5 내지 10개의 아미노산으로 구성된 펩타이드를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 7개의 아미노산으로 구성된 것을 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 7개의 아미노산으로 구성된 YYACAYY(tyr-tyr- ala-cys-ala-tyr-tyr)의 염기 서열을 갖는 펩타이드 또는 폴리도파민(polydopamine, PDA)을 사용할 수 있다.
유전체층(230)은 펩타이드 자체를 이용하여 1MV/cm의 전계를 가해주었을 때, 10-6[A/cm2] 이하의 전류 밀도를 가질 수 있다.
반도체층(240)은 무기 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 무기 반도체 물질은 GaO, ZnO, CoO, IrO2, Rh2O3, Al2O3, SnO 등과 같은 산화물 반도체, GaN, AlGaN, InN, InGaN, AlN 등과 같은 질화물 반도체 및 2차원 반도체 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 2차원 반도체는 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMD), 흑린(Black phosphorus), 게르마닌(Germanane), 실리신(silicene)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, TaS2, TaSe2, TiS2, TiSe2, HfS2, HfSe2, SnS2, SnSe2, GeS2, GeSe2, GaS2, GaSe2, Bi2S3, Bi2Se3 및 Bi2Te3 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 게이트(Top gate)구조 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 도 1에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 상부 게이트(Top gate)구조 생분해성 전계 효과트랜지스터의 제조 방법을 도시한 것이므로, 도 1과 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 단계 S310에서 생분해성 물질로 구성되는 기판 상에 무기 반도체 물질로 구성되는 반도체층을 형성한다.
상기 기판은 생분해성 물질로 형성될 수 있으며, 상기 생분해성 물질은 무기물질, 유기물질 및 생체 적합성 재료 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 생체 적합성 재료는 생체 유래 가용성 물질, 생체 적합 물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 상기 무기 반도체 물질은 GaO, ZnO, CoO, IrO2, Rh2O3, Al2O3, SnO 등과 같은 산화물 반도체, GaN, AlGaN, InN, InGaN, AlN 등과 같은 질화물 반도체 및 2차원 반도체 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 2차원 반도체는 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMD), 흑린(Black phosphorus), 게르마닌(Germanane), 실리신(silicene)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, TaS2, TaSe2, TiS2, TiSe2, HfS2, HfSe2, SnS2, SnSe2, GeS2, GeSe2, GaS2, GaSe2, Bi2S3, Bi2Se3 및 Bi2Te3 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
단계 S320에서 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.
상기 소스 전극 및 드레인 전극은 생분해성 금속으로 형성될 수 있다.
생분해성 금속은 철(Fe), 인(P), 니켈(Ni), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 규소(Si), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 몰리브덴(Mo), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 가돌리늄(Ga) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
단계 S330에서 상기 소스 전극 및 드레인 전극상에 펩타이드 기반의 물질로 구성되는 유전체층을 형성한다.
상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 형성될 수 있다.
펩타이드 기반의 물질은 티로신 및 시스테인(cysteine)을 각각 적어도 한 개씩 포함하고, 5 내지 10개의 아미노산으로 구성된 펩타이드를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 7개의 아미노산으로 구성된 것을 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 7개의 아미노산으로 구성된 YYACAYY(tyr-tyr- ala-cys-ala-tyr-tyr)의 염기 서열을 갖는 펩타이드 또는 폴리도파민(polydopamine, PDA)을 사용할 수 있다.
상기 유전체층은 펩타이드 자체를 이용하여 1MV/cm의 전계를 가해주었을 때, 10-6[A/cm2] 이하의 전류 밀도를 가질 수 있다.
단계 S340에서 상기 유전체층 상에 게이트 전극을 형성한다.
상기 게이트 전극은 생분해성 금속으로 형성될 수 있으며, 생분해성 금속은 철(Fe), 인(P), 니켈(Ni), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 규소(Si), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 몰리브덴(Mo), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 가돌리늄(Ga) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 게이트(Bottom gate)구조 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 2에서 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 게이트(Bottom gate)구조 생분해성 전계 효과 트랜지스터을 도시한 것이므로, 도 2와 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 단계 S410에서 생분해성 물질로 구성되는 기판 상에 게이트 전극을 형성한다.
상기 기판은 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 베이스 기판으로서, 생분해성 물질로 형성될 수 있고, 상기 생분해성 물질은 무기물질, 유기물질 및 생체 적합성 재료 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 생체 적합성 재료는 생체 유래 가용성 물질, 생체 적합 물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 전극은 생분해성 금속으로 형성될 수 있으며, 생분해성 금속은 철(Fe), 인(P), 니켈(Ni), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 규소(Si), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 몰리브덴(Mo), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 가돌리늄(Ga) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
단계 S420에서 게이트 전극 상에 펩타이드 기반의 물질로 구성되는 유전체층을 형성한다.
상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 형성될 수 있으며, 펩타이드 기반의 물질은 10개 이하의 체인을 갖는 펩타이드, 펩타이드 결합이 하나 이상 있는 티로신(tyrosine) 기반의 펩타이드 또는 방향족 기반의 펩타이드로 구성될 수 있다.
상기 유전체층은 펩타이드 자체를 이용하여 1MV/cm의 전계를 가해주었을 때, 10-6[A/cm2] 이하의 전류 밀도를 가질 수 있다.
단계 S430에서 유전체층 상에 무기 반도체 물질로 구성되는 반도체층을 형성한다.
상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 무기 반도체 물질은 GaO, ZnO, CoO, IrO2, Rh2O3, Al2O3, SnO 등과 같은 산화물 반도체, GaN, AlGaN, InN, InGaN, AlN 등과 같은 질화물 반도체 및 2차원 반도체 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 2차원 반도체는 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMD), 흑린(Black phosphorus), 게르마닌(Germanane), 실리신(silicene)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, TaS2, TaSe2, TiS2, TiSe2, HfS2, HfSe2, SnS2, SnSe2, GeS2, GeSe2, GaS2, GaSe2, Bi2S3, Bi2Se3 및 Bi2Te3 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
단계 S440에서 반도체층 상에 서로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.
상기 소스 전극 및 드레인 전극은 생분해성 금속으로 형성될 수 있으며, 생분해성 금속은 철(Fe), 인(P), 니켈(Ni), 아연(Zn), 망간(Mn), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 규소(Si), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 몰리브덴(Mo), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 가돌리늄(Ga) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 모식도이다.
도 5는 도 1에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 상부 게이트(Top gate) 상부 컨택(Top contact) 구조를 갖는 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 모식도를 도시한 것이므로, 도 1과 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 생분해성 물질로 구성된 기판 상에 흑린(Black phosphorus)으로 구성되는 반도체층을 형성한다. 그 다음, 상기 반도체층 상에 생분해성 금속인 몰리브덴(Mo)으로 구성된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.
이후, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 상에 YYACAYY 펩타이드를 유전체층으로 형성하고, 상기 유전체층상에 생분해성 금속인 몰리브덴(Mo)으로 구성된 게이트 전극을 형성한다.
이하에서는, 도 6a 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일측에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 특성을 설명하기로 한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 흑린(Black phosphorus)으로 구성되는 반도체층 및 YYACAYY 펩타이드로 형성된 유전체층을 포함하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 전달 곡선(transfer curves)을 도시한 그래프이고, 도 6b는 출력 곡선(Output curves)을 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 실리콘 산화물(SiO2) 기판 상에 흑린을 반도체층으로 형성하며, 몰리브덴(Mo)을 소스 전극 및 드레인 전극으로 형성하고, YYACAYY 펩타이드를 유전체층으로 형성하고, 몰리브덴(Mo)을 게이트 전극으로 형성하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계효과 트랜지스터이다.
전달 곡선(transfer curves)은 게이트 전압에 따른 전류를 이용하여 측정하였고, 이 때의 드레인 전압(Vd)으로는 -0.1V를 인가하였고, 출력 곡선(Output curves)은 10V ~ -10V의 게이트 전압을 -2V 간격으로 변경해가며 드레인 전압에 따른 드레인 전류를 이용하여 측정하였다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흑린으로 구성되는 반도체층 및 YYACAYY 펩타이드로 형성된 유전체층을 포함하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 게이트 전압(gate voltage)으로 10V를 가해주면, 드레인 전류는 약 10-8A를 가진다.
이로 인해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터의 누설 전류(leakage current)는 온 상태에서 약 103배 정도로 낮은 비율을 나타내므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 흑린으로 구성되는 반도체층 및 YYACAYY 펩타이드로 형성된 유전체층을 포함하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터는 우수한 성능을 나타낸다.
도 6b를 참조하면, 흑린으로 구성되는 반도체층 및 YYACAYY 펩타이드로 형성된 유전체층을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터가 잘 동작되는 것을 알 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 있어서 반도체층을 구성하는 흑린을 물 및 인산완충생리식염수(Phosphate Buffered Saline, PBS)에 녹였을 때 시간에 따른 광학 현미경 이미지(Optical Microscope) 및 흑린의 두께를 AFM(atomic Force Microscopy)로 측정하여 도시한 그래프이다.
도 7a를 참조하면, 18시간이 경과한 후 흑린은 인산완충생리식염수에 녹였을 경우 완전히 분해가 되지 않았으나, 물에 녹였을 경우에는 모두 분해됨을 알 수 있다.
도 7b를 참조하면, 흑린을 인산완충생리식염수에 녹였을 경우에 19.1A/hour의 두께를 나타내고, 물에 녹였을 경우에 18.4A/hour의 두께를 나타내는 것으로 보아 흑린은 신체 내에서 빠르게 용해됨을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 있어서 YYACAYY 펩타이드를 물 및 인산완충생리식염수(Phosphate Buffered Saline, PBS)에 녹였을 때의 용해 속도(dissolution rate)를 알파 스텝(Alpha step)으로 측정한 결과를 도시한 그래프 및 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, YYACAYY 펩타이드를 37℃의 물에 녹였을 경우의 용해 속도는 1333.2A/m이고, YYACAYY 펩타이드를 37℃의 인산완충생리식염수에 녹였을 경우의 용해 속도는3550A/m인 것을 알 수 있다.
이에 따라, YYACAYY 펩타이드 기반으로 구성되는 생분해성 전계 효과 트랜지스터가 체내에 삽입될 경우, 높은 생분해성으로 작동 후 물리적 손상을 최소화 할 수 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터에 있어서 몰리브덴(Mo)을 물에 녹였을 때의 용해 속도(dissolution rate)를 알파 스텝으로 측정한 결과를 도시한 그래프 및 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 몰리브덴을 37℃의 물에 녹였을 경우 약 35시간이 경과한 후에 몰리브덴의 두께를 측정한 결과 약 0A의 두께를 갖는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 생분해성을 갖는 몰리브덴으로 구성되는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터가 체내에 삽입될 경우에 일정 시간이 경과한 후 체내에서 분해될 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 글래스 상에 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터를 형성하여 물에 녹였을 때의 시간에 따른 사진 및 광학 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 각각 0시간, 15시간, 24시간 및 36시간이 경과하였을 경우, 시간이 경과할 수록 본 발명의 실시예에 따른 생분해성 전계 효과 트랜지스터가 점점 용해되면서 36시간이 경과한 후에는 희미하게 남아있는 것을 확인할 수 있다.
0시간이 경과하였을 때, 왼쪽의 광학 현미경 이미지는 반도체층을 형성하는 흑린을 나타내고, 오른쪽의 광학 현미경 이미지에 있어서 점선 내부의 파란색 및 빨간색으로 보여지는 부분은 유전체층 및 기판을 형성하는 펩타이드를 나타낸다.
15시간이 경과하였을 때, 유전체층 및 기판을 형성하는 펩타이드가 분해되어 보이지 않으며, 36시간이 경과하였을 때에는 반도체층을 형성하는 흑린이 분해되어 보이지 않음을 확인할 수 있다.
상기와 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 생분해성 전계 효과 트랜지스터
110: 기판
120: 반도체층
130: 소스 전극
140: 드레인 전극
150: 유전체층
160: 게이트 전극
200: 생분해성 전계 효과 트랜지스터
210: 기판
220: 게이트 전극
230: 유전체층
240: 반도체층
250: 소스 전극
260: 드레인 전극

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 반도체층;
    상기 반도체층 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극;
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 형성되는 유전체층; 및
    상기 유전체층 상에 형성되는 게이트 전극;
    을 포함하고,
    상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 물질은 무기물질, 유기물질 및 생체 적합성 재료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 반도체 물질은 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 2차원 반도체중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 전극 중 적어도 어느 하나는 생분해성 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전계 생분해성 효과 트랜지스터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층은 펩타이드 결합이 하나 이상 있는 티로신(tyrosine) 기반의 펩타이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판, 반도체층, 유전체층, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극은 36시간 내에 용해되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  7. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상에 형성되는 유전체층;
    상기 유전체층 상에 형성되는 반도체층; 및
    상기 반도체층 상에 서로 이격되어 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극;
    을 포함하고,
    상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  8. 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 상에 서로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 반도체층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 형성된 상기 기판 상에 유전체층을 형성하는 단계; 및
    상기 유전체층 상에 형성되는 게이트 전극
    을 포함하고,
    상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
  9. 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    게이트 전극 상에 유전체층을 형성하는 단계;
    유전체층 상에 반도체층을 형성하는 단계; 및
    상기 반도체층 상에 서로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 기판은 생분해성 물질로 구성되고, 상기 유전체층은 펩타이드 기반의 물질로 구성되며, 상기 반도체층은 무기 반도체 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 전계 효과 트랜지스터.
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