KR20200092567A - 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 및 그 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터 - Google Patents

나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 및 그 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터 Download PDF

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Abstract

본원은 기판 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 적층하는 단계; 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 보호층을 적층하는 단계; 상기 보호층 상에 블록공중합체를 적층하는 단계; 상기 블록공중합체는 자기조립(self-assembly) 되어 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 블록공중합체를 마스크로 이용하여 상기 보호층을 식각하는 단계; 상기 식각된 보호층을 마스크로 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 식각하는 단계; 및 상기 식각된 전이금속 칼코겐 화합물은 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 및 그 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터 {METHOD OF PREPARING NANONET TRANSITION METAL DICHALCOGENIDE THIN FILM AND PHOTOTRANSISTOR INCLUDING NANONET TRANSITION METAL DICHALCOGENIDE THIN FILM THEREBY}
본원은 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 및 그 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터에 관한 것이다.
광전자소자(Optoelectronic device)는 전기적 에너지를 광학적 에너지로 변환하는 소자 및 광학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 소자를 통칭한다.
전기적 에너지를 광학적 에너지로 변환하는 소자로는 LED(light emitting diode), LD(laser diode)와 같은 발광소자(luminous device or light emitting device)가 있다. 발광소자에 소정의 전기적 신호가 입력되면, 발광층에서 전자와 정공이 결합하면서 빛이 발생할 수 있다.
광학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 소자로는 태양전지, 포토다이오드(photodiode)와 같은 광발전소자(photovoltaic device)가 있다. 광발전소자에 소정의 빛이 조사되면, 광활성층(photoactive layer)에서 전자와 정공이 분리되면서 전기적 에너지가 발생할 수 있다.
최근 차세대 광전자소자로서 고 이동도, 투명도, 유연성을 특징으로 하는 전이금속 칼코겐 화합물(TMDC)을 이용한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 전이금속 칼코겐 화합물은 MX2 의 화학식으로 M 은 전이금속 원소, X 는 칼코겐 원소로 구성되며 대표적으로 MoS2 가 있다.
이러한 전이금속 칼코겐 화합물은 2 차원 층상구조로 각 층이 결합력이 약한 반데르발스 결합으로 유지하고 있기 때문에 층이 분리되기 쉽다. 또한 층의 개수에 따라서 다른 밴드갭 특성을 갖는데 대표적으로 단층은 직접천이(direct) 밴드갭을 가지고, 층이 증가할수록 간접천이(indirect) 밴드갭을 가진다.
간접천이 밴드갭을 갖는 다층 전이금속 칼코겐 화합물은 광신호에 대한 반응성이 낮기 때문에 광 전자소자로서의 활용이 실질적으로 어렵다.
한편, 두 가지 이상의 화학적으로 구별되는 고분자 사슬들이 공유결합에 의해 연결된 블록공중합체(block copolymer)는 그들의 자기조립 특성(self-assembly) 때문에 규칙적인 미세상(microphase)으로 분리된다. 이러한 블록공중합체의 미세상 분리 현상은 일반적으로 구성 성분간의 부피분율(f), 분자량(N), 그리고 상호인력계수(Flory-Huggins interaction parameter(χ)) 등에 따라 설명되며, 10 nm 내지 100 nm 의 크기를 갖는 구(sphere), 실린더(cylinder), 자이로이드(gyroid), 라멜라(lamellae) 등의 다양한 나노 구조체 또는 도메인들을 형성한다.
나노 구조체의 패턴 제조를 위해 블록공중합체의 자기조립 특성이 각광을 받고 있는데, 이는 기존의 포토리소그라피(photo lithography) 방법에 비해 블록공중합체를 이용한 패턴 제조가 상대적으로 저비용과 단순한 제조 공정을 필요로 하기 때문이다. 기존의 탑-다운(Top-down) 방식의 포토리소그라피 방법은 기술의 특성상 빛의 분산, 광원의 제한 등과 같은 근본적인 제약을 보이고 있어 나노 미터 스케일의 미세 패턴 제작의 한계에 도달하고 있다. 이를 극복하기 위한 대안으로서 자기조립 특성을 보이는 물질들의 사용이 대두되고 있으며, 그 중 박막 상태에서 블록공중합체의 자기조립 특성이 현재 가장 큰 관심을 받고 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1356010 호는 2 차원 전사층 및 블록공중합체를 이용한 나노구조체 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노구조체 및 그 응용소자에 대하여 개시하고 있다. 구체적으로, 상기 등록특허는 기판상에 2 차원 전사층을 적층하는 단계; 상기 적층된 2 차원 전사층상에 주형 필름을 적층한 후, 이를 패터닝하여 나노주형을 제조하는 단계; 및 상기 형성된 나노주형에 나노물질을 적층하여, 나노구조체를 형성하는 단계를 포함하는 구성을 개시하고 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원은 상기 제조 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 적층하는 단계; 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 보호층을 적층하는 단계; 상기 보호층 상에 블록공중합체를 적층하는 단계; 상기 블록공중합체는 자기조립(self-assembly) 되어 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 블록공중합체를 마스크로 이용하여 상기 보호층을 식각하는 단계; 상기 식각된 보호층을 마스크로 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 식각하는 단계; 및 상기 식각된 전이금속 칼코겐 화합물은 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 에천트는 염산, 인산, 황산, 질산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 강산을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체는 열처리 또는 광처리에 의해 자기조립 되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체가 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계 이후 상기 원형 나노넷 구조의 크기를 조절하는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, SnS2, SnSe2, SnTe2, ReS2, ReSe2, ReTe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 단층 또는 다층인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 원형 나노넷 구조는 1 nm 내지 500 nm 의 지름을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 육각형 나노넷 구조는 1 nm 내지 500 nm 의 지름을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체는 PS-b-PMMA, PS-r-PMMA, PS-b-PBMA, PS-b-P2VP, PS-b-P4VP, PS-b-PB, PEO-b-PIP, PB-b-PEO 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체는 PS-r-PMMA 를 먼저 형성하고, 상기 PS-r-PMMA 상에 PS-b-PMMA 를 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 보호층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 세라믹을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 보호층은 친수성 작용기가 있는 세라믹을 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 상기 블록공중합체를 적층할 수 있도록 유도하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 식각은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE), 반응성 플라스마 에칭(Reactive Plasma Etching, RPE), 스퍼터 에칭(Sputter Etching), 증기상 에칭(Vapor Phase Etching), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은, 기판 상에 형성된 하부 게이트 전극층; 상기 하부 게이트 전극층 상에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층 상에 형성된 채널층; 및 상기 채널층 양쪽에 각각 형성된 소스 전극층 및 드레인 전극층;을 포함하고, 상기 채널층은 본원의 제 1 측면에 의해 제조된 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 것인, 포토트랜지스터를 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하부 게이트 전극층은 Si, Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 소스 전극층은 Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 드레인 전극층은 Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 게이트 절연층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 블록공중합체를 이용하여 다층 전이금속 칼코겐 화합물을 나노넷 형태로 식각하고, 전이금속 에천트를 사용하여 나노넷 구멍의 모양을 육각형으로 패턴화함으로써 밴드갭 층 사이에 광여기를 위한 전기적 트랩층을 형성하여 광기전력 효과를 일으키고 이를 통해 높은 광반응성을 유도할 수 있다.
또한, 기존의 보편적인 포토리소그래피 공정 없이 나노 스케일에서 전이금속 칼코겐 화합물을 육각형 패턴화하는 공정을 제공함으로써 새로운 개념의 나노소재 구조화 공정 기술뿐만 아니라 물리적으로 새로운 현상의 이해에 대한 기반연구를 제공할 수 있다.
나아가, 본원의 제조 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 전이금속 칼코겐 화합물의 고유한 특성인 고이동도, 고투명성, 고유연성, 고신뢰성에 우수한 광학적 특성(높은 광반응성)을 추가함으로써 차세대 광전자소자의 재료로서의 활용도를 높일 수 있다.
특히, 상기 전이금속 에천트를 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 육각형으로 패턴 시 전이금속 원소만이 선택적으로 식각되기 때문에 식각된 가장자리가 전이금속 칼코겐 화합물의 원자결합구조에 의존한다. 또한, 가장자리 표면이 더 넓어짐에 따라 불포화 결합이 더 증가하고, 더 많은 트랩층이 형성되어 큰 피크의 이동을 확인할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 포토트랜지스터의 단면도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법의 순서도이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법의 모식도이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 원형 나노넷 구조의 패턴이다.
도 5 는 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 육각형 나노넷 구조의 패턴이다.
도 6 은 본원의 일 구현예에 따른 포토트랜지스터의 에너지 밴드 구조를 나타낸 이미지이다.
도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성한 블록공중합체의 주사전자현미경 이미지이다.
도 8 은 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 원형 나노넷 구조로 식각된 전이금속 칼코겐 화합물의 주사전자현미경 이미지이다.
도 9 는 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성한 전이금속 칼코겐 화합물의 주사전자현미경 이미지이다.
도 10 은 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 전이금속 칼코겐 화합물이 나노넷 구조로 식각되기 전, 원형, 육각형으로 패턴 된 의 발광 스펙트럼이다.
도 11 은 본원의 일 실시예에 따른 포토트랜지스터의 주사전자현미경 이미지이다.
도 12 는 본원의 일 실시예에 따른 포토트랜지스터의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13 은 본원의 일 실시예에 따른 포토트랜지스터의 특성을 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하, 본원의 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 및 이의 제조 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 적층하는 단계; 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 보호층을 적층하는 단계; 상기 보호층 상에 블록공중합체를 적층하는 단계; 상기 블록공중합체는 자기조립(self-assembly) 되어 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 블록공중합체를 마스크로 이용하여 상기 보호층을 식각하는 단계; 상기 식각된 보호층을 마스크로 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 식각하는 단계; 및 상기 식각된 전이금속 칼코겐 화합물은 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법을 제공한다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법의 순서도이고, 도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법의 모식도이다.
이하, 도 2 및 도 3 을 참조하여 상기 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 기판 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 적층한다 (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 기판 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 적층하는 방법은 스카치 테이프 박리법, 화학기상증착법(CVD), 물리기상증착법(PVD), 원자층증착방법(ALD) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행될 수 있다.
전이금속 칼코겐 화합물은 그래핀을 대체할 수 있는 2 차원 물질로서 주목받고 있다. 전이금속 칼코겐 화합물은 원리적으로 구성 원자들과 2 차원적인 상호작용만 하기 때문에 전이금속 칼코겐 화합물에서 캐리어들의 수송은 통상적인 박막이나 벌크와는 전혀 다르게, 탄도 수송 양상을 나타내며, 이로부터 고이동도, 고속, 저전력 특성 구현이 가능할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, SnS2, SnSe2, SnTe2, ReS2, ReSe2, ReTe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
특히, MoS2 는 대표적인 전이금속 칼코겐 화합물로서, 몰리브덴(Mo)이 황(S) 사이에 개재된 샌드위치 구조로 되어 있다. MoS2 는 원자 간에 매우 강한 공유결합을 통해 층을 이루고 있는 반면, 각 층들끼리는 약한 반데르발스 결합을 하는 이차원 층상구조를 가진다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 단층 또는 다층인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 보호층을 적층한다 (S200).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 보호층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 세라믹을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 보호층은 친수성 작용기가 있는 세라믹을 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 상기 블록공중합체를 적층할 수 있도록 유도하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전이금속 칼코겐 화합물은 표면 상에 불포화 결합(dangling bond)이 거의 존재하지 않아 블록공중합체를 직접 적층하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 보호층은 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 상기 블록공중합체를 적층할 수 있도록 유도하는 친수성 작용기를 포함하는 세라믹을 포함할 수 있다.
또한, 본원의 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법에서 다양한 가스 플라즈마 장비와 습식 식각 공정이 사용되기 때문에 공정 중 다층 전이금속 칼코겐 화합물의 손상을 방지하고 모든 공정이 끝난 후 상기 전이금속 칼코겐 화합물과 상기 블록공중합체층을 완전히 분리하기 위한 희생층의 역할로서 보호층을 사용한다.
이어서, 상기 보호층 상에 블록공중합체를 적층한다 (S300).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체는 PS-b-PMMA, PS-r-PMMA, PS-b-PBMA, PS-b-P2VP, PS-b-P4VP, PS-b-PB, PEO-b-PIP, PB-b-PEO 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, PS-b-PMMA 및 PS-r-PMMA 를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체는 PS-r-PMMA 를 먼저 형성하고, 상기 PS-r-PMMA 상에 PS-b-PMMA 를 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이는, 상기 보호층 상에 상기 블록공중합체를 균일하게 형성하기 위한 것이다.
이어서, 상기 블록공중합체는 자기조립(self-assembly) 되어 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성한다 (S400).
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 원형 나노넷 구조의 패턴이고, 도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성한 블록공중합체의 주사전자현미경 이미지이다.
도 4 및 도 7 을 참조하면, 본원에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 블록공중합체가 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성시킨 것을 확인할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체는 열처리 또는 광처리에 의해 자기조립 되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
자기조립이란 분자들이 스스로 특정한 나노 구조를 형성하는 성질로서, 블록공중합체 자기조립 특성을 이용하면 나노미터 크기의 규칙적인 패턴을 효과적으로 형성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 블록공중합체가 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계 이후 상기 원형 나노넷 구조의 크기를 조절하는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는, 상기 원형 나노넷 구조의 크기를 조절하는 단계는 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE)에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 산소 플라즈마 가스 에칭 방식에 의해 수행될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 원형 나노넷 구조는 1 nm 내지 500 nm 의 지름을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 패턴화된 블록공중합체를 마스크로 이용하여 상기 보호층을 식각한다 (S500).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 식각은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE), 반응성 플라스마 에칭(Reactive Plasma Etching, RPE), 스퍼터 에칭(Sputter Etching), 증기상 에칭(Vapor Phase Etching), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 식각은 반응성 이온 에칭에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 산소 플라즈마 가스 에칭 방식에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 상기 식각된 보호층을 마스크로 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 식각한다 (S600).
도 8 은 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 원형 나노넷 구조로 식각된 전이금속 칼코겐 화합물의 주사전자현미경 이미지이다.
도 8 을 참조하면, 본원에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 전이금속 칼코겐 화합물이 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성시킨 것을 확인할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 식각은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE), 반응성 플라스마 에칭(Reactive Plasma Etching, RPE), 스퍼터 에칭(Sputter Etching), 증기상 에칭(Vapor Phase Etching), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 식각은 반응성 이온 에칭에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 육플루오린화 황(SF6) 플라즈마 가스 에칭 방식에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 상기 식각된 전이금속 칼코겐 화합물은 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성한다 (S700).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 에천트는 염산, 인산, 황산, 질산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 강산을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5 는 본원의 일 구현예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 육각형 나노넷 구조의 패턴이고, 도 9 는 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성한 전이금속 칼코겐 화합물의 주사전자현미경 이미지이다.
도 5 및 도 9 를 참조하면, 본원에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 전이금속 칼코겐 화합물이 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성시킨 것을 확인할 수 있다.
상기 전이금속 에천트는 상기 전이금속 원소를 선택적으로 식각할 수 있으며, 상기 전이금속 에천트를 사용해야만 상기 전이금속 칼코겐 화합물이 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성시킬 수 있다. 구체적으로, 열역학 제 2 법칙에 따라 물체는 낮은 에너지 상태로 가고자 하는 경향이 있기 때문에 원형 가장자리 중 상대적으로 높은 에너지를 가진 부분이 선택적으로 먼저 상기 전이금속 에천트와의 반응에 참여한다. 이에 따라, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 육각형 형태의 패턴이 형성될 수 있다. 상기 전이금속 에천트를 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 육각형으로 패턴 시 전이금속 원소만이 선택적으로 식각되기 때문에 식각된 가장자리가 전이금속 칼코겐 화합물의 원자결합구조에 의존한다. 또한, 가장자리 표면이 더 넓어짐에 따라 불포화 결합이 더 증가하고, 더 많은 트랩층이 형성되어 큰 피크의 이동을 확인할 수 있다.
기존에 보편적으로 사용되는 패터닝 기법은 감광액을 사용하는 포토리소그래피이다. 포토리소그래피 공정에서 패턴의 최소 선폭은 사용되는 광학계와 공정, 웨이퍼, 마스크, 광학계를 정렬할 때의 초점심도 등 다양한 요소에 의존한다. 이 과정에서 작은 최소 선폭을 달성하기 위해서 높은 개구수와 작은 파장의 광학계를 사용하는 것은 큰 비용을 초래한다. 반면, 본 발명과 같이 블록공중합체를 이용하여 패턴화한 후 특정 용액 상에 반응시켜 육각형 패턴을 형성하는 방법은 비용절감 효과뿐만 아니라 수율 또한 높다.
또한, 기존의 보편적인 포토리소그래피 공정 없이 나노 스케일에서 전이금속 칼코겐 화합물을 육각형 패턴화하는 공정을 제공함으로써 새로운 개념의 나노소재 구조화 공정 기술뿐만 아니라 물리적으로 새로운 현상의 이해에 대한 기반연구를 제공할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 육각형 나노넷 구조는 1 nm 내지 500 nm 의 지름을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은, 기판 상에 형성된 하부 게이트 전극층; 상기 하부 게이트 전극층 상에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층 상에 형성된 채널층; 및 상기 채널층 양쪽에 각각 형성된 소스 전극층 및 드레인 전극층;을 포함하고, 상기 채널층은 본원의 제 1 측면에 의해 제조된 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 것인, 포토트랜지스터를 제공한다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 포토트랜지스터의 단면도이고, 도 11 은 본원의 일 실시예에 따른 포토트랜지스터의 주사전자현미경 이미지이다.
도 1 및 도 11 을 참조하면, 본원의 일 구현예에 따른 포토트랜지스터(10)는 기판(미도시) 상에 형성된 하부 게이트 전극층(100); 상기 하부 게이트 전극층(100) 상에 형성된 게이트 절연층(200); 상기 게이트 절연층(200) 상에 형성된 채널층(300); 및 상기 채널층(300) 양쪽에 각각 형성된 소스 전극층(400) 및 드레인 전극층(500);을 포함하고, 상기 채널층(300)은 본원의 제 1 측면에 의해 제조된 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함한다.
본원에 따른 포토트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극을 가지는 3-terminal 트랜지스터 구조이며, 소스 전극와 드레인 전극 사이에 위치하는 채널로서 육각형 나노넷 형태의 다층 전이금속 칼코겐 화합물을 사용할 수 있다.
도 6 은 본원의 일 구현예에 따른 포토트랜지스터의 에너지 밴드 구조를 나타낸 이미지이다.
본원에 따른 포토트랜지스터는 이황화 몰리브덴 필름을 나노넷 구조로 가공한 것으로서, 이를 통해 잘 정렬된 결합구조를 가지고 있는 이황화 몰리브덴의 원자결합이 깨지며, 구멍이 형성되는 위치에 불포화 결합(dangling bond)이 형성된다. 결정 표면 혹은 결정 내의 결합부위에 있는 원자는 완전결정 내부의 원자와 달리, 배위 불포화로 인하여 일부 결합이 절단된 상태에 있으며, 이 절단된 결합을 일반적으로 불포화 결합(dangling bond)이라 한다.
특히, 이황화 몰리브덴 필름을 육각형 나노넷 구조로 패턴화하면 원형 나노넷 구조보다 불포화 결합의 형성이 활발해지고, 이는 채널 재료의 결함 형성을 촉진시킨다. 형성된 결함은 반도체 전이금속 칼코겐 화합물의 밴드갭 내에 트랩층(trap states)을 유도한다.
도 6 과 같이, 나노넷 구조의 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 포토트랜지스터에 빛을 가하면 전자와 정공이 생성된다. 전자는 전도대를 통해 드레인 전극으로 쉽게 이동하지만 정공은 가전자대에서 소스 전극과 채널 사이의 장벽 때문에 흘러가지 못하고 밴드갭 내 트랩층에 갇히게 된다. 채널 내 트랩층에 많은 정공이 갇히게 되면 채널의 유효장벽을 낮추는 효과가 있어 더 많은 전자가 이동 가능하기 때문에 광반응성이 일반적인 전이금속 칼코겐 화합물 반도체보다 우수하다.
나아가, 본원의 제조 방법에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 전이금속 칼코겐 화합물의 고유한 특성인 고이동도, 고투명성, 고유연성, 고신뢰성에 우수한 광학적 특성(높은 광반응성)을 추가함으로써 차세대 광전자소자의 재료로서의 활용도를 높일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 하부 게이트 전극층은 Si, Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 소스 전극층은 Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 드레인 전극층은 Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 게이트 절연층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예]
먼저, Si 기판 상에 플라즈마화학기상증착(PECVD) 방법으로 SiO2 를 증착한 후 스카치 테이프로 광물 이황화 몰리브덴을 기판에 박리하였다. 상기 박리된 이황화 몰리브덴의 크기는 대략 40 ㎛ x 40 ㎛ 이며 두께는 5 nm 내지 50 nm 로 형성하였다.
다음으로, 전자빔물리기상증착법(EVPVD) 방식으로 보호층으로 사용되는 세라믹을 10 nm 이하 증착하였다.
기판 상에 PS-b-PMMA 의 균일한 도포를 위하여 먼저 PS-r-PMMA 을 스핀코팅하였다. 이 때, 속도는 3000 rpm 내지 4000 rpm, 공정 시간은 30 초 내지 60 초인 조건 하에서 진행하였다. 다음으로, PS-r-PMMA 가 도포된 기판을 진공오븐에 넣어 어닐링 공정을 진행하였다. 이때 챔버 내 온도는 250℃, 공정 압력은 10-3 Torr, 시간은 2 시간으로 진행하였다. 이 후 기판을 톨루엔 용액에 담궈 기판에 미처 흡착되지 못한 PS-r-PMMA 를 제거하였다.
다음으로, PS-r-PMMA 가 도포된 기판 상에 PS-b-PMMA 를 속도 3000 rpm 내지 4000 rpm, 공정 시간 30 초 내지 60 초인 조건 하에서 스핀코팅하였다. 이 후, 기판을 진공오븐에 넣어 챔버 내 온도는 230℃, 공정 압력은 10-3 Torr, 시간은 2 시간하에서 어닐링 공정을 진행하여 자가조립을 유도하였다.
다음으로, 기판 상에 자외선을 조사하여 블록공중합체의 어느 한 블록을 선택적으로 파괴한 후 산 처리를 통해 자외선에 의해 분해된 블록을 제거하였다.
이 후, 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE) 장비를 이용하여 DC 파워 50W, 공정 압력 20 mTorr, 공정 시간 10 초 내지 30 초의 조건으로 나노넷의 지름을 25 nm 내지 30 nm 로 조절하였다.
이어서, 상기 패턴화된 블록공중합체를 마스크로 이용하여 상기 보호층과 이황화 몰리브덴을 식각하였다. 이때 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE) 가스는 육플루오린화 황(SF6)을 사용했으며, 이황화 몰리브덴의 두께에 따라 반응 시간을 20 초 내지 100 초 및 가스 농도 조건을 100 W 내지 200 W 내에서 조절하였다.
몰리브덴 원소를 선택적으로 에칭하는 전이금속 에천트에 기판을 담궈 육각형 구조의 패턴을 형성하였다. 이 때 농도는 10%, 시간은 30 초로 진행하였다.
이황화 몰리브덴의 패턴화 공정이 끝난 후 BOE 에 기판을 담궈 보호층을 제거하여 최종적으로 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 제조하였다.
상기 이황화 몰리브덴 박막을 포함하는 포토트랜지스터는 소스 전극층 및 드레인 전극층을 전자빔물리기상증착법(EVPVD)으로 Ti 와 Au 를 적층하여 제작하였다. 이 때, 전극 패턴 과정은 리프트 오프방식으로 진행하였고 소스 전극층과 드레인 전극층 사이 채널층의 길이는 10 ㎛ 내지 20 ㎛, 넓이는 20 ㎛ 내지 50 ㎛ 이다.
[실험예]
도 10 은 본원의 일 실시예에 따른 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법 중 전이금속 칼코겐 화합물이 나노넷 구조로 식각되기 전, 원형, 육각형으로 패턴 된 후의 발광 스펙트럼이다.
도 10 을 참조하면, 다층 이황화 몰리브덴은 간접천이 밴드갭으로 인하여 빛발광 피크가 관찰되지 않기 때문에 본 실시예에서는 다층이나 거의 단층에 가까운 필름(5 층 내지 7 층)을 사용하였다. 결과적으로 식각 전 이황화 몰리브덴은 660 nm 에서 발광 피크를 보이나, 원형 식각 후 680 nm 로 피크가 이동하였다. 이에 따르면, 이황화 몰리브덴은 식각 전후 흡수할 수 있는 에너지가 대략 0.05 eV 만큼 차이가 있으며, 이는 트랩공간이 형성됨에 따라 마치 에너지 밴드갭이 감소하는 것과 같은 효과를 보인 것으로 해석할 수 있다.
또한, 도 10 에서 원형 식각된 이황화 몰리브덴을 육각형으로 식각 시 피크가 식각 전보다 대략 0.1 eV 변화한 것을 확인했다. 육각형으로 패턴 시 몰리브덴만이 선택적으로 식각되기 때문에 식각된 가장자리가 이황화 몰리브덴의 원자결합구조에 의존한다. 또한, 가장자리 표면이 더 넓어짐에 따라 불포화 결합이 더 증가하고, 더 많은 트랩층이 형성되어서 큰 피크의 이동을 확인 할 수 있었다.
도 12 는 본원의 일 실시예에 따른 포토트랜지스터의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 13 은 본원의 일 실시예에 따른 포토트랜지스터의 특성을 나타낸 그래프이다.
포토트랜지스터의 채널에 빛이 인가되었을 때 전자-정공 쌍이 형성되며 전도성이 증가하여 포토트랜지스터의 오프 전류가 증가한다. 도 12 및 도 13 을 참조하면, 본 발명에서는 육각형 나노넷 구조의 이황화 몰리브덴의 풍부한 트랩층에 정공이 갇히며 채널의 유효장벽의 높이를 낮추고, 이 때문에 전도성이 증폭되어 포토트랜지스터의 오프 전류뿐만 아니라 온 전류가 크게 증가한다. 따라서 본 발명에 따른 포토트랜지스터는 종래 기술(Woong Choi, et.al, Advanced Materials 24, 5382-5836 (2012))의 광반응성인 100mAW-1 이하 보다 약 100 배 이상의 광반응성 증폭 효과를 볼 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 포토트랜지스터
100 : 하부 게이트 전극층
200 : 게이트 절연층
300 : 채널층
310 : 기판
320 : 전이금속 칼코겐 화합물
330 : 보호층
340 : 블록공중합체
400 : 소스 전극층
500 : 드레인 전극층

Claims (18)

  1. 기판 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 적층하는 단계;
    상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 보호층을 적층하는 단계;
    상기 보호층 상에 블록공중합체를 적층하는 단계;
    상기 블록공중합체는 자기조립(self-assembly) 되어 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계;
    상기 패턴화된 블록공중합체를 마스크로 이용하여 상기 보호층을 식각하는 단계;
    상기 식각된 보호층을 마스크로 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 식각하는 단계; 및
    상기 식각된 전이금속 칼코겐 화합물은 전이금속 에천트에 의해 육각형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 에천트는 염산, 인산, 황산, 질산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 강산을 포함하는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록공중합체는 열처리 또는 광처리에 의해 자기조립 되는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록공중합체가 원형 나노넷 구조의 패턴을 형성하는 단계 이후 상기 원형 나노넷 구조의 크기를 조절하는 단계를 추가 포함하는, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코겐 화합물은 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, SnS2, SnSe2, SnTe2, ReS2, ReSe2, ReTe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코겐 화합물은 단층 또는 다층인 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형 나노넷 구조는 1 nm 내지 500 nm 의 지름을 가지는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 육각형 나노넷 구조는 1 nm 내지 500 nm 의 지름을 가지는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록공중합체는 PS-b-PMMA, PS-r-PMMA, PS-b-PBMA, PS-b-P2VP, PS-b-P4VP, PS-b-PB, PEO-b-PIP, PB-b-PEO 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 블록공중합체는 PS-r-PMMA 를 먼저 형성하고, 상기 PS-r-PMMA 상에 PS-b-PMMA 를 형성하는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 세라믹을 포함하는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보호층은 친수성 작용기가 있는 세라믹을 이용하여 상기 전이금속 칼코겐 화합물 상에 상기 블록공중합체를 적층할 수 있도록 유도하는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE), 반응성 플라스마 에칭(Reactive Plasma Etching, RPE), 스퍼터 에칭(Sputter Etching), 증기상 에칭(Vapor Phase Etching), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행되는 것인, 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 제조 방법.
  14. 기판 상에 형성된 하부 게이트 전극층;
    상기 하부 게이트 전극층 상에 형성된 게이트 절연층;
    상기 게이트 절연층 상에 형성된 채널층; 및
    상기 채널층 양쪽에 각각 형성된 소스 전극층 및 드레인 전극층;
    을 포함하고,
    상기 채널층은 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 나노넷 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 포함하는 것인, 포토트랜지스터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하부 게이트 전극층은 Si, Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 포토트랜지스터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 소스 전극층은 Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf, Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 포토트랜지스터.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 드레인 전극층은 Au, Ti, Al, Pb, Ag, Hf,　Ta, Cu, Sn, Pd, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 포토트랜지스터.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 게이트 절연층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것인, 포토트랜지스터.
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