KR20210072373A - 전이금속 칼코게나이드 박막 및 이의 제조방법 - Google Patents

전이금속 칼코게나이드 박막 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

기판 상에 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계; 및 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 상에 광을 조사하는 단계; 를 포함하고, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 아민계 리간드를 포함하는, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공한다.

Description

전이금속 칼코게나이드 박막 및 이의 제조방법{TRANSITION-METAL CHALCOGENIDE THIN FILM AND PREPARING METHOD OF THE SAME}
본원은 전이금속 칼코게나이드 박막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전이금속 칼코게나이드(chalcogenide)은 기존 2차원 소자인 그래핀과 비교해 밴드갭을 가진다는 장점을 가진다. 특히 구성하는 원소의 종류에 따라 밴드갭이 다르고, 두께에 따라 간접천이에서 직접천이 밴드로 제어가 가능할 뿐만 아니라 재료 자체의 두께가 매우 얇다는 장점을 지니고 있다. 이러한 장점으로 인하여 전이금속 칼코게나이드는 트랜지스터와 다양한 집적회로, 광전자 소자, 가스센서, 웨어러블 디바이스 등 다양하게 응용이 가능하다.
상술한 전이금속 칼코게나이드를 적용한 플렉시블 디스플레이, 유연 센서 등 유연 소자에 대한 관심이 높아지면서, 전이금속 칼코게나이드 박막을 고내열성 기판 상에 제조한 후 이를 유연 기판으로 전사하는 방법이 이용되었다. 유연 기판으로서 플라스틱 기판을 사용하는데, 대부분의 플라스틱 기판은 전이금속 칼코게나이이드 박막의 제조시 요구되는 온도에서 변형이 일어나므로 전사 과정이 필수적이었다. 하지만 이러한 전사과정에 의해 불필요한 크랙이나 결함이 발생하고, 불순물이 남아 본래 박막의 물리적 전기적 특성이 저하된다는 문제점이 있었다. 따라서, 전사과정 없이 유연 기판 상에 직접 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시키는 방법에 대한 관심이 높은 상황이다.
대한민국 등록특허 제 10-1623791 호는 기판 상에 직접 금속 칼코게나이드 박막을 형성시키는 방법에 대한 것을 개시하고 있다. 하지만, 고온의 열처리가 필요하므로 사용 가능한 기판의 종류가 제한적이라는 문제점이 여전히 남아있다.
이에 따라, 상온 범위의 저온에서 유연 기판 상에 직접 고품질의 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있는 제조 방법에 대한 연구가 요구된다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전이금속 칼코게나이드 박막 및 이의 제조방법을 제공한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판 상에 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계; 및 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 상에 광을 조사하는 단계;를 포함하고, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 아민계 리간드를 포함하는, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 하기 화학식1 로서 표시되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
[화학식 1]
LMXn+m
(상기 M 은 Mo, In, W, Hf, V, Sn, Re, Ta, Zn, Ga, Ge, Mn, As, Sb, Bi 또는 Ti 이고, 상기 L 은 상기 M 에 배위되는 아민계 리간드이고, 상기 X 는 S, Se, 또는 Te 이고, 상기 n 은 0 초과 4 이하 이고, 상기 m 은 0 초과 12 이하임).
상기 전이금속 칼코게나이드 전구체의 화학식 1 에서 상기 n 은 상기 칼코게나이드 전구체에 의해 제조되는 전이금속 칼코게나이드 박막 상에 포함된 전이금속 원자 1 개 당 결합하고 있는 칼코겐 원자의 수를 의미하고, 상기 n+m 은 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 안정하게 만들 수 있는 전이금속 원자 1 개 당 결합하고 있는 칼코겐 원자의 수를 의미할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 광을 조사하는 단계는 20℃ 내지 40℃ 의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리페닐설파이드, 사이클릭 올레핀 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나노셀룰로오스, 폴리디메틸실록산, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메타크릴레이트, 또는 이들의 조합들을 포함하는 고분자, SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN, 또는 이들의 조합들을 포함하는 세라믹, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 광은 180 nm 내지 500 nm 파장 영역의 광을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 아민계 리간드는 NH4 +, N2H5 +, CH3NH3 +, 하이드라진, 에틸렌다이아민, 2-아미노에탄올, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계에서 상기 전이금속 칼코게나이드를 패터닝하여 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계는 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 상기 기판 상에 도포하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 용액은 에틸렌다이아민, 2-아미노에탄올, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 포름아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 1,2-에탄디티올, 에틸렌글리콜, 에터, DMF, THF, HMPA, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 박막은 하기 화학식2 로 표시되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
[화학식2]
MXn
(상기 M 은 Mo, In, W, Hf, V, Sn, Re, Ta, Zn, Ga, Ge, Mn, As, Sb, Bi 또는 Ti 이고, 상기 X 는 S, Se, 또는 Te 이고, 상기 n 은 0 초과 4 이하임).
상기 전이금속 칼코게나이드의 화학식 2 에서 상기 n 은 상기 전이금속 칼코게나이드 박막 상에 포함된 전이금속 원자 1 개 당 결합하고 있는 칼코겐 원자의 수를 의미할 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조된, 전이금속 칼코게나이드 박막을 제공한다.
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.
본원에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법은 상온 범위, 예를 들어, 20℃ 내지 40℃ 의 범위의 저온에서 전이금속 칼코게나이드 박막의 형성이 가능하다. 이와 같은 온도 범위에서는 플라스틱 유연 기판의 변형이 일어나지 않으므로, 플라스틱 유연 기판 상에 직접 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 크랙 및 잔여물 등을 남길 수 있는 전사과정 또한 불필요하다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 상술한 바와 같이 저온에서 공정을 수행 가능하므로, 상기 기판의 열팽창 계수, 내열성 등의 열 특성에 구애 받지 않고, 목적에 따라 다양한 기판을 선택하여 사용할 수 있다.
특히, 최근에는 유연소자가 각광받고 있는데 이를 위해서는 플라스틱 유연 기판의 사용이 필수적이다. 그러나, 일반적인 플라스틱 유연 기판에 사용되는 고분자 소재는 열팽창계수가 높아서 낮은 공정 온도를 요구하였다. 본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 저온에서도 상기 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있으므로 낮은 공정 온도를 요구하는 기판 상에 직접 상기 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 아민계 리간드를 포함하는 전구체를 사용함으로써 빛에 대한 반응성이 우수하다. 또한, 빛의 조사에 의한 리간드의 이탈이 용이하여 전이금속 칼코게나이드 박막이 낮은 온도에서 통상적으로 기대할 수 있는 수준에 비해 매우 높은 결정성을 구현할 수 있다. 또한 전구체의 용액화 및 기판 위 균일한 도포가 용이하여 대면적화 및 연속공정으로 제조하기가 용이하다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타낸 개념도이다.
도 3 는 본원의 일 구현예에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타낸 개념도이다.
도 4 는 본원의 일 실시예에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에서 사용된 광의 파장영역을 나타낸 그래프이다.
도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에서 사용된 광의 파장영역을 나타낸 그래프이다.
도 6 는 본원의 일 실시예에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에서 사용된 광의 파장영역을 나타낸 그래프이다.
도 7 은 본원의 실시예 1 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 8 은 본원의 실시예 1 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막 및 MoS2 전구체의 라만 스펙트럼이다.
도 9 는 본원의 실시예 2 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 10 은 본원의 실시예 2 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 11 은 본원의 실시예 3에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 12 는 본원의 실시예 3에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 13 은 본원의 실시예 4 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 14 는 본원의 실시예 4에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 15 는 본원의 실시예 5에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 16 는 본원의 실시예 5에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSex 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 17 는 본원의 실시예 6에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 18 은 도 17 의 HR-TEM 이미지 영역에 대한 전자회절패턴이다.
도 19 는 도17 의 HR-TEM 이미지 영역에 대한 EDS 스펙트럼 및 이를 통해 얻은 원소 조성이다.
도 20 는 본원의 실시예 6에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 21 은 본원의 실시예 7 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 22 는 도 21 의 HR-TEM 이미지 영역에 대한 EDS 스펙트럼 및 이를 통해 얻은 원소 조성이다.
도 23 은 본원의 실시예 8 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 24 는 본원의 실시예 8에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 25 는 본원의 비교예 1에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 의해 제조된 SnSx 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 26 은 본원의 비교예 1에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 고배율 HR-TEM 이미지이다.
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.
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, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하, 본원의 전이금속 칼코게나이드 박막에 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 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계; 및 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 상에 광 을 조사하는 단계;를 포함하고, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 아민계 리간드를 포함하는, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공한다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
전이금속 칼코게나이드 박막을 제조하기 위해, 먼저 기판 상에 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성한다 (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계에서 상기 전이금속 칼코게나이드를 패터닝하여 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타낸 개념도이다.
도 3 는 본원의 일 구현예에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법을 나타낸 개념도이다.
예를 들어, 스핀코팅 또는 바코팅에 의해 상기 기판 상에 상기 전구체를 형성시키는 경우에는 상기 전구체가 기판 상에 균일하게 형성될 수 있다. 후술하겠지만, 필요시 이후 과정에서 추가적인 패터닝을 수행할 수 있다. 반면, 잉크젯 프린팅을 수행할 경우 상기 기판 상에 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성함과 동시에 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라, 최종적으로 패터닝된 전이금속 칼코게나이드 박막을 얻을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 하기 화학식1 로서 표시되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
[화학식 1]
LMXn+m
(상기 M 은 Mo, In, W, Hf, V, Sn, Re, Ta, Zn, Ga, Ge, Mn, As, Sb, Bi 또는 Ti 이고, 상기 L 은 상기 M 에 배위되는 아민계 리간드이고, 상기 X 는 S, Se, 또는 Te 이고, 상기 n 은 0 초과 4 이하 이고, 상기 m 은 0 초과12 이하임).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 박막은 하기 화학식2 로 표시되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다
[화학식2]
MXn
(상기 M 은 Mo, In, W, Hf, V, Sn, Re, Ta, Zn, Ga, Ge, Mn, As, Sb, Bi 또는 Ti 이고, 상기 X 는 S, Se, 또는 Te 이고, 상기 n 은 0 초과 4 이하임).
상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 전이금속 칼코게나이드 상에 아민계 리간드 및 추가적인 칼코겐 원소가 결합한 형태일 수 있다. 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 합성되는 전이금속 칼코게나이드에 비하여 전이금속 대비 칼코겐 원소의 비율이 높을 수 있다.
상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 및/또는 상기 전이금속 칼코게나이드 박막은 전이금속 원소(M) 및 칼코겐 원소(X)를 각각 1 종 포함하는 것일 수 있으나, 각각 2종 이상으로 포함하는 것도 가능하다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 아민계 리간드는 NH4 +, N2H5 +, CH3NH3 +, 하이드라진, 에틸렌다이아민, 2-아미노에탄올, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 리간드로서 1 종의 아민계 리간드 또는 1 종의 아민계 리간드를 포함하는 2 종 이상의 리간드의 조합을 사용할 수 있다.
상기 리간드의 종류와 분자량에 따라 본원의 제조방법에 따라 제조되는 전이금속 칼코게나이드 박막의 균일성과 결정성이 상이할 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막은 상기 전이금속 칼코게나이드 박막에 포함된 상기 아민계 리간드의 분자량이 커질수록 결정화에 필요한 파장이 짧아질 수 있다. 결정성이 높다는 것은 단결정에 가까운 결정이 형성됨을 의미한다. 예를 들어, 상기 아민계 리간드로서 CH3NH3 + 또는 N2H5 + 를 사용하는 경우, NH4 + 를 사용하는 경우에 비하여 결정성이 높은 전이금속 칼코게나이드 박막을 얻기 위하여 보다 짧은 파장의 빛이 필요할 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 아민계 리간드를 포함하는 전구체를 사용함으로써 빛에 대한 반응성이 우수하다. 또한, 빛의 조사에 의한 리간드의 이탈이 용이하여 전이금속 칼코게나이드 박막이 낮은 온도에서 통상적으로 기대할 수 있는 수준에 비해 매우 높은 결정성을 구현할 수 있다. 또한 전구체의 용액화 및 기판 위 균일한 도포가 용이하여 대면적화 및 연속공정으로 제조하기가 용이하다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계는 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 상기 기판 상에 도포하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 용액은 에틸렌다이아민, 2-아미노에탄올, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 포름아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 1,2-에탄디티올, 에틸렌글리콜, 에터, DMF, THF, HMPA, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 용액은 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체의 리간드 역할을 할 수 있는 물질을 포함하여 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 상에 배위되어 있는 리간드와 치환될 수 있다.
상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 시판되는 것을 용매에 용해시켜 사용하거나 용액 상에서 형성시킬 수 있다.
이후, 전이금속 칼코게나이드 전구체 상에 광을 조사한다 (S200).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 광을 조사하는 단계는 20℃ 내지 40℃ 의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 따른 칼코게나이드 박막의 제조방법은 상술한 저온의 온도범위에서 전이금속 칼코게나이드 박막의 형성이 가능하다. 이와 같은 온도 범위에서는 플라스틱 유연 기판의 변형이 일어나지 않으므로, 플라스틱 유연 기판 상에 직접 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 크랙 및 잔여물 등을 남길 수 있는 전사과정 또한 불필요하다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리페닐설파이드, 사이클릭 올레핀 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나노셀룰로오스, 폴리디메틸실록산, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메타크릴레이트, 또는 이들의 조합들을 포함하는 고분자, SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN, 또는 이들의 조합들을 포함하는 세라믹, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 상술한 바와 같이 저온에서 공정을 수행할 수 있으므로, 상기 기판의 열팽창 계수, 내열성 등의 열 특성에 구애 받지 않고, 목적에 따라 다양한 기판을 선택하여 사용할 수 있다.
특히, 최근에는 유연소자가 각광받고 있는데 이를 위해서는 플라스틱 유연 기판의 사용이 필수적이다. 그러나, 일반적인 플라스틱 유연 기판에 사용되는 고분자 소재는 열팽창계수가 높아서 고온에서 쉽게 변성되기 때문에 낮은 공정 온도를 요구하였다. 본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은 저온에서도 상기 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있으므로 낮은 공정 온도를 요구하는 기판 상에 직접 상기 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 전사과정 없이 유연 기판 상에 직접 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시킬 수 있다.
본원에 따른 칼코게나이드 박막의 제조 방법은 상기 광을 조사함에 따라, 상기 기판 상에 형성된 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체의 일부가 분해되어 기판 상에 전이금속 칼코게나이드 박막이 형성되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 광은 180 nm 내지 500 nm 파장 영역의 광을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 광은 180 nm 내지 500 nm 파장 영역의 광을 포함할 수 있다.
상기 파장 영역의 광은 자외선(UV-A, UV-B, UV-C) 및 단파장의 가시광선 (보라색, 청색, 녹색 영역)를 포함한다.
도 4 내지 도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에서 사용된 광의 파장영역을 나타낸 그래프이다.
도 4 내지 도 6 을 참조하면, 상기 광의 조사 시에 서로 다른 파장을 가진 복수의 광을 동시에 조사할 수 있음을 확인할 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조 방법은, 조사되는 빛의 파장에 따라 제조되는 전이금속 칼코게나이드 박막의 균일성 및 결정성이 상이할 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막은 구성하는 금속 원소에 따라 결정화에 필요한 최적의 광의 파장이 달라질 수 있다. 녹는점이 낮은 금속 원소를 포함하는 전이금속 칼코게나이드 박막의 경우 높은 결정성을 확보하기 위해 필요한 파장이 상대적으로 길 수 있다. 예를 들어, 금속 원소로서 In 을 사용하는 경우, Mo 를 사용할 경우에 비하여 상대적으로 긴 파장 영역에서 결정성이 높은 전이금속 칼코게나이드 박막을 얻을 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은, 금속원소 대비 칼코겐 원소의 비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 파장이 상대적으로 긴 빛을 조사하여 금속원소 대비 칼코겐 원소의 비율이 높은 전이금속 칼코게나이드 박막을 제조 할 수 있다.
본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은, 광의 조사시간에 따라 다른 조성 비율의 전이금속 칼코게나이드 박막을 제조할 수 있다. 예를 들면, 광을 장시간 조사할 경우 결정성이 더욱 우수하고, 도메인 크기가 큰 전이금속 칼코게나이드 박막을 얻을 수 있다.
또한, 결정성이 우수한 전이금속 칼코게나이드 박막을 얻기 위한 상기 광의 조사시간은 상기 광의 파장에 따라 상이할 수 있다. 예를 들면 파장이 짧은(에너지가 큰) 광을 조사하는 경우 결정성이 우수한 전이금속 칼코게나이드 박막을 얻기 위한 광의 조사시간은 단축될 수 있다.
또한, 본원에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법은, 상기 광을 조사할 때, 포토마스크를 사용하여 패턴을 형성할 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조된, 전이금속 칼코게나이드 박막을 제공한다.
상기 전이금속 칼코게나이드 박막은 유연 기판 상에 직접 형성되어 별도의 전사과정 없이 플렉시블 디바이스(flexible device) 에 이용될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1] MoS2 박막의 제조
시판되는 (NH4)2MoS4 11.0 mg 을 다이메틸 포름아마이드(DMF) 1.00 ml 에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 형성하였다. 습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 약 25℃ 의 온도에서 산쿄 UV-C G8T5 8W 램프로 UV-C 를 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 MoS2 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 7 은 본원의 실시예 1 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 7 을 참조하면, 결정성이 우수하고 결정 도메인의 크기가 큰 전이금속 칼코게나이드 박막이 제조되었음을 확인할 수 있다.
도 8 은 본원의 실시예 1 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막 및 MoS2 전구체의 라만 스펙트럼이다.
도 8 을 참조하면, 전구체가 상온에서 UV-C 조사에 의해 화학적으로 변하여 전이금속 칼코게나이드를 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 2] MoS2 박막의 제조
시판되는 (NH4)2MoS4 11.0 mg 을 다이메틸포름아마이드 (DMF)1.00 ml에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 형성하였다. 습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 약 25℃ 의 온도에서 히타치 F8T5 8W 램프를 사용하여 UV-A 를 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 MoS2 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 9 는 본원의 실시예 2 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 9 를 참조하면, 결정성이 우수하고 결정 도메인의 크기가 큰 전이금속 칼코게나이드 박막이 제조되었음을 확인할 수 있다.
도 10 은 본원의 실시예 2 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 MoS2 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 10 을 참조하면, 전구체가 상온에서 UV-A 조사에 의해서도 화학적으로 변하여 전이금속 칼코게나이드를 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예1 과 실시예 2를 참조하면, 상기 전구체를 사용하여 전이금속 칼코게나이드를 형성할 때 UV-C와 UV-A는 같은 효과를 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다. 이로서 전구체를 분해하여 특정한 전이금속 칼코게나이드를 형성하는 빛은 단일 파장이 아닐 수 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 3] SnSx 박막의 제조
시판되는 황화주석(SnS) 19.5 mg 및 황(S) 32.6 mg 을 하이드라진 수화물을 탈수 처리하여 제조한 무수 하이드라진 1.50 ml에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 제조하였다. 습도가 낮은 환경에서 기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 SiO2/Si기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 약 25℃ 의 온도에서 산쿄 UV-C G8T5 8W 램프 1개로 20 cm의 거리에서 UV-C 를 1 시간 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 11 은 본원의 실시예 3 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 11 을 참조하면, 전이금속 칼코게나이드 결정이 형성되고 있음을 확인할 수 있다.
도 12 는 본원의 실시예 3에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 12 를 참조하면, 형성된 결정이 SnS2임을확인할 수 있다.
[실시예 4] SnSx 박막의 제조
실시예 3 과 동일한 방법으로 제조하였으며, 다만 UV-C를 실시예 3에 비하여 장시간인 12 시간 조사하였다.
도 13 은 본원의 실시예 4 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 13 을 참조하면, 결정성이 우수하고 결정 도메인의 크기가 큰 전이금속 칼코게나이드 박막이 제조되었으며, 실시예 3에 따른 도 11 과 비교하여 더욱 우수한 결정이 얻어졌음을 확인할 수 있다.
도 14 는 본원의 실시예 4에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 14 를 참조하면, 실시예 4에 따라 최종적으로 형성된 박막은 실시예 3 과 달리 주로 SnS로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 14 를 실시예 3 의 도12와 비교하면, 동일한 전구체와 같은 파장의 빛을 사용할 때 조사시간에 따라 다른 조성 비율의 물질을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 5] SnSex 박막의 제조
시판되는 SnSe 24.7 mg 및 Se 29.6 mg 을 하이드라진 수화물을 탈수 처리하여 제조한 무수 하이드라진 1.50 ml 에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 제조하였다. 습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 약 25℃ 의 온도에서 산쿄 UV-C G8T5 8W 램프로 UV-C 를 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 SnSex (1≤x≤3) 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 15 는 본원의 실시예 5에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 15를 참조하면, 결정성이 우수하고 결정 도메인의 크기가 큰 전이금속 칼코게나이드 박막이 제조되었음을 확인할 수 있다.
도 16 는 본원의 실시예 5에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSex 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 16 를 참조하면, 실시예 5에 따라 형성된 박막은 주로 SnSe2으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 6] InSex 박막의 제조
시판되는 In2Se3 57.5 mg 및 Se 12.7 mg 을 하이드라진 수화물을 탈수 처리하여 제조한 무수 하이드라진 1.50 ml 에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 제조하였다. 습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 약 25 ℃ 의 온도에서 히타치 F8T5 8W 램프로 UV-A 를 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 InSex (1≤x≤3) 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 17 은 본원의 실시예 6 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 17 을 참조하면, 결정성이 우수한 전이금속 칼코게나이드 박막이 제조되었음을 확인할 수 있다.
도 18 은 도17의 HR-TEM 이미지 영역에 대한 전자회절패턴이다.
도 18 를 참조하면, 주로 단일 결정구조를 지니는 결정도메인들이 임의의 방향으로 배향(randomly oriented)되어 있음을 확인할 수 있다.
도 19 는 도 17 의 HR-TEM 이미지 영역에 대한 EDS 스펙트럼 및 이를 통해 얻은 원소 조성이다.
도 19 를 참조하면, 본원의 실시예 6에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 박막을 구성하는 원소가 인듐(In)과 셀레늄(Se)임을 확인할 수 있다.
도 20 는 본원의 실시예 6에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 20 을 참조하면, 형성된 박막이 주로 In2Se3으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 7] InSex 박막의 제조
시판되는 In2Se3 57.5 mg 및 Se 12.7 mg 을 하이드라진 수화물을 탈수 처리하여 제조한 무수 하이드라진 1.50 ml 에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 제조하였다. 습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 약 25℃ 의 온도에서 산쿄 UV-C G8T5 8W 램프로 UV-C 를 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 InSex (1≤x≤3) 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 21 은 본원의 실시예 7 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막 일부의 HR-TEM 이미지이다.
도 22 는 도 21 의 HR-TEM 이미지 영역에 대한 EDS 스펙트럼 및 이를 통해 얻은 원소 조성이다.
도 22 를 참조하면, 도 21의 HR-TEM 이미지 영역의 박막을 구성하는 주요 원소가 셀레늄(Se)임을 확인할 수 있으며, 이를 통해 UV-C를 조사하는 경우 일부 영역에서 InSex를 형성하지 않고 무정형 셀레늄(Se) 막을 형성함을 확인할 수 있다.
실시예 6 및 실시예 7 을 참조하면, 동일한 전구체를 사용하더라도 조사한 빛의 파장이 박막의 균일성과 결정성에 영향을 미침을 알 수 있다.
[실시예 8] InSex 박막의 제조
시판되는 In2Se3 59.2 g 및 Se 10.1 mg 을 하이드라진 수화물을 탈수 처리하여 제조한 무수 하이드라진 1.50 ml 에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 용액 150 μL에 3:5 v/v ratio의 2-아미노에탄올/DMSO 600 μL를 첨가하고 160℃ 에서 침전물이 생길 때까지 가열하였다. 이후, 원심분리하여 침전물을 분리하였다. 분리된 침전물에 150 μL의 3:5 v/v ratio의 2-아미노에탄올/DMSO 용매를 첨가하여 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 제조하였다.
습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다 이후, 산쿄 UV-C G8T5 8W 램프로 UV-C 를 조사하여 상기 전구체의 일부를 분해시켜 최종적으로 상기 기판 상에 InSex (1≤x≤3) 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 23 은 본원의 실시예 8 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 23 을참조하면, 분자량이 큰 리간드를 포함하는 전이금속 칼코게나이드 전구체를 사용하여 제조하여 제조된 전이금속 칼코게나이드 박막이 균일한 무정형으로 형성되었음을 확인할 수 있다.
도 24 는 본원의 실시예 7 에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 InSex 박막의 라만 스펙트럼이다.
도 24 를 참조하면, 분자량이 큰 리간드를 포함하는 전이금속 칼코게나이드 전구체를 사용하여 제조하여 제조된 전이금속 칼코게나이드 박막이 무정형 In2Se3로 형성되었음을 확인할 수 있다.
실시예 7 및 실시예 8 을 참조하면, 동일한 전구체와 같은 파장의 빛을 사용한 경우 전구체에 결합한 리간드의 크기와 종류가 박막의 균일성과 결정성에 영향을 미침을 알 수 있다.
[비교예 1] SnSx 박막의 제조
시판되는 SnS 19.5 mg 및 황(S) 32.6 mg 을 하이드라진 수화물을 탈수 처리하여 제조한 무수 하이드라진 1.50 ml에 용해시켜 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 제조하였다. 습도가 낮은 환경에서 SiO2/Si기판 상에 상기 용액을 스핀코팅하여 건조시켜 상기 기판 상에 전구체 층을 형성시켰다. 이후, 300℃ 의 온도로 열처리하여 최종적으로 상기 기판 상에 SnSx (1≤x≤3) 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성시켰다.
도 25 는 본원의 비교예 1에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 HR-TEM 이미지이다.
도 26 는 본원의 비교예 1에 따른 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법에 따라 제조된 SnSx 박막의 도 25 대비 고배율 HR-TEM 이미지이다.
도 25 및 도 26 을 참조하면, 본원에 따른 제조방법에서와 같이 상온에서 자외선을 조사하는 것이 아니라, 고온으로 열처리하여 전이금속 칼코게나이드 박막을 형성하는 경우 도메인 크기가 작은 박막이 얻어짐을 확인할 수 있다. 따라서 고온의 열처리가 아닌, 상온에서 자외선을 조사하는 방법에 의해 보다 결정성이 우수한 전이금속 칼코게나이드 박막을 제조할 수 있음을 알 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.

Claims (12)

  1. 기판 상에 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계; 및
    상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 상에 광을 조사하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 아민계 리간드를 포함하는,
    전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코게나이드 전구체는 하기 화학식1 로서 표시되는 물질을 포함하는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법:
    [화학식1]
    LMXn+m
    (식 중, M 은 Mo, In, W, Hf, V, Sn, Re, Ta, Zn, Ga, Ge, Mn, As, Sb, Bi 또는 Ti 이고,
    L 은 M 에 배위되는 아민계 리간드이고,
    X 는 S, Se, 또는 Te 이고,
    n 은 0 초과 4 이하 이고,
    m 은 0 초과 12 이하임).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광을 조사하는 단계는 20℃ 내지 40℃ 의 온도 하에서 수행되는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리페닐설파이드, 사이클릭 올레핀 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리아릴레이트, 나노셀룰로오스, 폴리디메틸실록산, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메타크릴레이트, 또는 이들의 조합들을 포함하는 고분자, SiO2, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, AlN, Fe2O3, ZnO, BN, 또는 이들의 조합들을 포함하는 세라믹, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광은 180 nm 내지 500 nm 파장 영역의 광을 포함하는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 아민계 리간드는 NH4 +, N2H5 +, CH3NH3 +, 하이드라진, 에틸렌다이아민, 2-아미노에탄올, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계에서 상기 전이금속 칼코게나이드를 패터닝하여 형성하는 것을 포함하는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 스핀코팅, 바코팅, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이코팅, 그라비아 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 제트 프린팅, 전기분무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 방법에 의해 형성하는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코게나이드 전구체를 형성하는 단계는 상기 전이금속 칼코게나이드 전구체 용액을 상기 기판 상에 도포하여 수행되는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용액은 에틸렌다이아민, 2-아미노에탄올, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 포름아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 1,2-에탄디티올, 에틸렌글리콜, 에터, THF, HMPA, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 전이금속 칼코게나이드 박막은 하기 화학식2 로 표시되는 물질을 포함하는 것인, 전이금속 칼코게나이드 박막의 제조방법:
    [화학식2]
    MXn
    (식 중, M 은 Mo, In, W, Hf, V, Sn, Re, Ta, Zn, Ga, Ge, Mn, As, Sb, Bi 또는 Ti 이고,
    X 는 S, Se, 또는 Te 이고,
    n 은 0 초과 4 이하임).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 전이금속 칼코게나이드 박막.

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