KR20210119909A - 열 또는 적외광 감지용 복합체 및 이를 포함하는 소자 - Google Patents
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Abstract
하기 화학식 1로 표현되는 제1 구조단위, 하기 화학식 2로 표현되는 제2 구조단위 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제3 구조단위를 포함하는 블록 공중합체; 및 상기 블록 공중합체의 측쇄기와 배위 결합하는 다가 금속 이온;을 포함하는 열 또는 적외광 감지용 복합체 및 이를 포함하는 광전 소자, 열 감지 소자 및 전자 소자를 제공한다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
상기 화학식 1 내지 3에서,
치환기의 정의는 상세한 설명에 기재된 바와 같다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
상기 화학식 1 내지 3에서,
치환기의 정의는 상세한 설명에 기재된 바와 같다.
Description
열 또는 적외광 감지용 복합체 및 이를 포함하는 소자에 관한 것이다.
디지털 카메라와 캠코더 등에는 영상을 촬영하여 전기적 신호로 저장하는 촬상 소자가 사용되고, 촬상 소자는 입사하는 빛을 파장에 따라 분해하여 각각의 성분을 전기적 신호로 변환하는 센서를 포함한다.
근래, 저조도 환경에서 센서의 감도를 개선하거나 생체 인식 장치로 사용하기 위한 적외선 영역의 빛을 감지하기 위한 소자가 연구되고 있다.
일 구현예는 열과 적외광 감지 특성이 우수한 복합체를 제공한다.
다른 구현예는 상기 복합체를 포함하는 소자(광전 소자, 열 감지 소자 및 전자 소자)를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 제1 구조단위, 하기 화학식 2로 표현되는 제2 구조단위 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제3 구조단위를 포함하는 블록 공중합체; 및 상기 블록 공중합체의 측쇄기와 배위 결합하는 다가 금속 이온;을 포함하는 열 또는 적외광 감지용 복합체를 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 1 내지 3에서,
R11, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,
L11 및 L12는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 적어도 하나의 메틸렌기가 -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -C(=O)NR- (여기에서 R은 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬기임) 및 이들의 조합에서 선택되는 연결기로 교체(replace)된 C2 내지 C20 알킬렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴렌기에서 선택되고,
L13은 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기에서 선택되고,
X는 카르복실기(-COOH), 술폰산기((-S(=O)2OH) 및 인산기(phosphoric acid group, -O-P(=O)(OH)2)에서 선택되고,
Y는 히드록시기(-OH), 알콕시기(-OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 에스터기(C(=O)OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 술폰산 에스터기(-S(=O)2OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 인산 에스터기(-O-P(=O)(OR)2, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 아민기, 이소시아네이트기(isocyanate group, -N=C=O) 및 우레탄기(urethane group, -NHC(=O)OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임)에서 선택되고,
Z는 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기에서 선택된다.
상기 블록 공중합체는 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)을 포함하고 상기 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B) 사이에 트리티오카보네이트(trithiocarbonate), 디티오카보네이트(dithiocarbonate), 잔테이트(xanthate) 또는 이들의 조합에서 선택되는 연결기(L)를 더 포함할 수 있다.
상기 블록 공중합체에서 상기 연결기(L)를 중심으로 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)이 서로 대칭으로 존재할 수도 있고 비대칭으로 존재할 수도 있다.
상기 친수성 블록(A)은 2 이상의 제1 구조단위와 2 이상의 제2 구조단위를 포함할 수 있으며 이들은 각각 블록 공중합, 랜덤 공중합 또는 교대 공중합의 형태일 수 있다. 상기 소수성 블록(B)은 2 이상의 제3 구조단위를 포함할 수 있으며 이들은 블록 공중합, 랜덤 공중합 또는 교대 공중합의 형태일 수 있다.
상기 블록 공중합체에서, 제1 구조단위와 제2 구조단위의 합계량은 제3 구조단위 100 몰에 대하여 약 2 몰 내지 약 50 몰로 포함될 수 있다.
상기 블록 공중합체는 약 5,000 이상의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
상기 블록 공중합체는 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 약 20 부피% 이상 약 99.9 부피% 이하로 포함될 수 있다. 일 구현예에서 상기 블록 공중합체는 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 약 70 부피% 이상 약 99 부피% 이하로 포함될 수 있다. 다른 구현예에서 상기 블록 공중합체는 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 약 20 부피% 이상 약 50 부피% 이하로 포함될 수 있다.
상기 다가 금속 이온은 2가 이상의 금속 이온일 수 있다. 상기 다가 금속 이온의 구체적인 예로는 Ca, Al, Cu, Co, Ba, Zn, Fe, Mn, Mg, Sr, Ba, Cr, Ti, Zr, Mo, V, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속의 이온을 들 수 있다.
상기 다가 금속 이온은 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 약 0.1 부피% 이상 약 80 부피% 이하로 포함될 수 있다. 일 구현예에서 상기 블록 공중합체는 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 약 1 부피% 이상 약 30 부피% 이하로 포함될 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 다가 금속 이온은 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 약 50 부피% 이상 약 80 부피% 이하로 포함될 수 있다.
상기 열 또는 적외광 감지용 복합체는 보강제를 더 포함할 수 있으며, 상기 보강제는 그래파이트, 탄소 나노 튜브, 그래핀, 그래파이트 나노플레이트, 플러렌, 플러렌 유도체, 양자점, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 보강제는 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 5 부피% 이하로 포함될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 광전 소자, 열 감지 소자 및 전자 소자를 제공한다.
상기 열 또는 적외광 감지용 복합체는 우수한 전하 이동성과 전기적 특성을 유지하면서 연신성을 향상시킬 수 있으므로 높은 연신성과 치유 능력이 필요한 전자 소자에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 복합체를 구성하는 블록 공중합체와 다가 금속 이온의 배위 결합 상태를 보인 도면이다.
도 2는 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 다른 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 5는 일 구현예에 따른 유기 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 또 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
도 7은 실시예 1-1에 따른 박막의 적외선 흡수도를 보인 그래프이다.
도 8a는 실시예 1-1에 따른 박막에 가해진 온도 변화 사이클을 보인 도면이고 도 8b는 실시예 1-1에 따른 박막에서 검출된 전류를 도시한 도면이다.
도 9는 실시예 1-1 및 비교예 1에 따른 박막의 온도 변화에 따른 TCR(temperature coefficient of resistance) 측정 결과를 보인 그래프이다.
도 2는 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 다른 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 5는 일 구현예에 따른 유기 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 또 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
도 7은 실시예 1-1에 따른 박막의 적외선 흡수도를 보인 그래프이다.
도 8a는 실시예 1-1에 따른 박막에 가해진 온도 변화 사이클을 보인 도면이고 도 8b는 실시예 1-1에 따른 박막에서 검출된 전류를 도시한 도면이다.
도 9는 실시예 1-1 및 비교예 1에 따른 박막의 온도 변화에 따른 TCR(temperature coefficient of resistance) 측정 결과를 보인 그래프이다.
이후 설명하는 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참고하면 명확해질 것이다. 그러나 구현되는 형태는 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 할 수 있다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 해당 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 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 통상 사용되는 사전에서 정의된 용어들은, 관련 기술 분야 및 본 명세서의 문맥 내에서 이들의 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 여기서 특별히 정의하지 않는 한 이상화되고 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타낸다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
본 명세서에서, 층, 막, 영역, 판 등의 제1 요소가 제2 요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "치환된"이란, 화합물 또는 작용기 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C20 알콕시기, C1 내지 C20 할로알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 이하에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로" 란, 주어진 기 또는 화합물에 N, O, S, Si, Se, Te 및 P에서 선택된 헤테로 원자가 1 내지 3개 포함한 것을 의미한다.
이하에서 "조합"이란 둘 이상의 혼합, 둘 이상의 적층 구조 또는 상호치환을 포함한다.
본 명세서에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 의미할 수 있다.
이하에서 일 구현예에 따른 열 또는 적외광 감지용 복합체를 설명한다.
일 구현예에 따른 열 또는 적외광 감지용 복합체는 하기 화학식 1로 표현되는 제1 구조단위, 하기 화학식 2로 표현되는 제2 구조단위 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제3 구조단위를 포함하는 블록 공중합체; 및 상기 블록 공중합체의 측쇄기와 배위 결합하는 다가 금속 이온;을 포함한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 1 내지 3에서,
R11, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,
L11 및 L12는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 적어도 하나의 메틸렌기가 -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -C(=O)NR- (여기에서 R은 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬기임) 및 이들의 조합에서 선택되는 연결기로 교체(replace)된 C2 내지 C20 알킬렌기이고,
L13은 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기에서 선택되고,
X는 카르복실기(-COOH), 술폰산기((-S(=O)2OH) 및 인산기(phosphoric acid group, -O-P(=O)(OH)2)에서 선택되고,
Y는 히드록시기(-OH), 알콕시기(-OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 에스터기(C(=O)OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 술폰산 에스터기(-S(=O)2OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 인산 에스터기(-O-P(=O)(OR)2, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 아민기, 이소시아네이트기(isocyanate group, -N=C=O) 및 우레탄기(urethane group, -NHC(=O)OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임)에서 선택되고,
Z는 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기에서 선택된다.
상기 블록 공중합체에서 제1 구조단위의 X는 H+가 해리되어 음이온성기를 형성할 수 있고 제2 구조단위의 Y는 친수성 작용기일 수 있다. 상기 블록 공중합체의 제1 구조단위의 음이온성기와 제2 구조단위의 친수성 작용기는 다가 금속 이온과 정전기적 상호작용(electrostatic interactions)으로 배위 결합(coordinate bond)을 형성하여 가교된 고분자 네트워크를 형성할 수 있다. 예를 들어 제2 구조단위의 산소(O) 또는 질소(N)는 다가 금속 이온과 수소 결합(hydrogen bonding)을 형성할 수 있다. 상기 제1 구조단위의 X와 제2 구조단위의 Y는 하전된 잔기(charged moieties)로 다가 금속 이온을 매개로 고분자 사슬의 분자간 인력(intermolecular attraction)이 증가된 친수성 영역을 형성하고 상기 친수성 영역은 물 분자를 보유할 수 있다. 고분자 네트워크에 물을 포함하는 경우 전하 이동성을 향상시킬 수 있고 온도 감응성(temperature responsivity)을 향상시킬 수 있다.
상기 제3 구조단위는 소수성 상호작용(hydrophobic interactions)으로 블록 공중합체가 서로 고분자 네트워크를 형성하도록 하며, 제1 구조단위와 제2 구조단위가 다가 금속 이온과 배위 결합을 형성하기 위한 배열을 가지도록 할 수 있다.
제1 구조단위의 X가 카르복실기이고, 제2 구조단위의 Y가 히드록실기이고 다가 금속 이온이 Ca2+인 경우 고분자 네트워크의 구조를 도 1에 도시한다.
도 1은 일 구현예에 따른 열 또는 적외광 감지용 복합체(1) 내에서의 블록 공중합체(3)와 다가 금속 이온의 배위 결합 상태를 보인 도면이다.
상기와 같은 고분자 네트워크는 주변상황(예를 들어 온도, 적외광 등)에 따라 고분자 네트워크의 고분자 사슬과 다가 금속 이온이 재배열되어 이를 포함하는 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)에 높은 전하 이동성(mobility)을 부여할 수 있으며, 이로써 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 전도성(conductivity)을 향상시킬 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)는 제1 구조단위와 제2 구조단위를 포함하는 친수성 블록(A) 및 제3 구조단위를 포함하는 소수성 블록(B)을 포함할 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)는 친수성 블록(A), 소수성 블록(B) 및 친수성 블록(A)을 포함하는 ABA 트리 블록 공중합체일 수 있다.
상기 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B) 사이에 트리티오카보네이트(trithiocarbonate), 디티오카보네이트(dithiocarbonate), 잔테이트(xanthate) 또는 이들의 조합에서 선택되는 연결기(L)를 더 포함할 수 있다. 상기 블록 공중합체(3)는 상기 연결기(L)를 중심으로 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)이 서로 대칭으로 존재할 수도 있고 비대칭으로 존재할 수도 있다. 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)이 대칭으로 존재하는 경우 상기 블록 공중합체(3)는 AB-L-BA 구조를 가질 수 있고 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)이 비대칭으로 존재하는 경우 AB-L-AB 구조를 가질 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)는 복수의 블록 구조단위를 포함할 수 있고, 각각의 블록 구조단위는 전술한 제1 내지 제3 구조단위를 포함할 수 있다.
상기 친수성 블록(A)은 2 이상의 제1 구조단위와 2 이상의 제2 구조단위를 포함할 수 있으며 이들은 블록 공중합, 랜덤 공중합 또는 교대 공중합의 형태일 수 있다. 상기 소수성 블록(B)은 2 이상의 제3 구조단위를 포함할 수 있으며 이들은 블록 공중합, 랜덤 공중합 또는 교대 공중합의 형태일 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)에서, 제1 구조단위와 제2 구조단위의 합계량은 제3 구조단위 100 몰에 대하여 약 2 몰 내지 약 50 몰로 포함될 수 있다. 즉 친수성 블록(A)은 소수성 블록(B) 100 몰에 대하여 약 2 몰 내지 약 50 몰로 포함될 수 있다. 일 구현예에서 상기 제1 구조단위와 제2 구조단위의 합계량은 제3 구조단위 100 몰에 대하여 약 2.5 몰 이상, 약 3 몰 이상, 약 3.5 몰 이상, 약 4 몰 이상, 약 4.5 몰 이상 또는 약 5 몰 이상 및 약 49 몰 이하, 약 48 몰 이하, 약 47 몰 이하, 약 46몰 이하, 약 45 몰 이하, 약 44 몰 이하, 약 43 몰 이하, 약 42 몰 이하, 약 41 몰 이하 또는 40 몰 이하일 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)는 약 5,000 이상의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있으며, 예컨대 약 6000, 약 7000 이상, 약 8000 이상, 약 9000 이상 또는 약 10000 이상 및 1,500,000 이하, 1,600,000 이하, 1,700,000 이하, 1,800,000 이하, 1,900,000 이하 또는 2,000,000 이하의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 상기 범위로 사용되는 경우 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)를 제조하기 위한 조성물의 코팅성을 용이하게 조절할 수 있다. 상기 블록 공중합체의 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(이하 "GPC" 라고 함)법에 의해 측정되며 폴리스티렌 환산에 의해 얻어질 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)의 분자량 분포(PDI)는 약 2.0 미만, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하 또는 약 1.7 이하일 수 있다. 상기 분자량 분포(PDI)란, (블록 공중합체의 중량 평균 분자량(Mw))/(블록 공중합체의 수평균 분자량(Mn))에 의해 얻어지며, PDI가 작을수록 분자량 분포의 폭이 좁은, 분자량이 정렬된 공중합체가 되고, 그 값이 1.0일 때 가장 분자량 분포의 폭이 좁다.
상기 고분자 네트워크를 형성하는 블록 공중합체(3)의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 20 부피% 이상, 예를 들어 약 25 부피% 이상, 약 30 부피% 이상, 약 35 부피% 이상, 약 40 부피% 이상, 약 45 부피% 이상, 약 50 부피% 이상, 약 55 부피% 이상 또는 약 60 부피% 이상일 수 있다. 또한 상기 블록 공중합체(3)의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 99.9 부피% 이하, 예를 들어 약 99 부피% 이하, 약 95 부피% 이하, 약 90 부피% 이하, 약 85 부피% 이하 또는 약 80 부피% 이하일 수 있다. 상기 범위에서 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 기계적 물성과 전기적 물성을 용이하게 제어할 수 있다.
상기 다가 금속 이온은 블록 공중합체(3)의 측쇄기(5)와 정전기적 상호작용으로 배위 결합을 형성할 수 있다. 다가 금속 이온은 2가 이상의 금속 이온, 예를 들어 2가, 3가 또는 4가의 금속 이온일 수 있다. 상기 다가 금속 이온의 구체적인 예로는 Ca, Al, Cu, Co, Ba, Zn, Fe, Mn, Mg, Sr, Ba, Cr, Ti, Zr, Mo, V 및 이들의 조합에서 선택되는 금속의 이온을 들 수 있다.
상기 다가 금속 이온의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 0.1 부피% 이상, 예를 들어 약 0.2 부피% 이상, 약 0.3 부피% 이상, 약 0.4 부피% 이상 또는 약 0.5 부피% 이상일 수 있다. 또한 상기 다가 금속 이온의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 80 부피% 이하, 예를 들어 약 75 부피% 이하, 약 70 부피% 이하, 약 65 부피% 이하, 약 60 부피% 이하, 약 55 부피% 이하, 약 50 부피% 이하 또는 약 45 부피% 이하일 수 있다. 상기 범위에서 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 유연성, 연신성 및 전기적 특성을 개선할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 블록 공중합체(3)와 다가 금속 이온의 함량은 소자의 기판의 유연성(flexibility)에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어 유연성(flexible) 기판을 포함하는 소자의 경우 블록 공중합체(3)의 함량을 높일 수 있고, 강성(rigid) 기판의 경우 블록 공중합체(3)의 함량을 낮출 수 있다. 유연성 기판의 경우, 블록 공중합체(3)는 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 70 부피% 이상, 예를 들어 약 75 부피% 이상 또는 80 부피% 이상 및 약 99 부피% 이하, 예를 들어 약 95 부피% 이하 또는 약 90% 이하의 범위로 포함될 수 있고, 다가 금속 이온은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 1 부피% 이상, 예를 들어 약 5 부피% 이상 또는 10 부피% 이상 및 약 30 부피% 이하, 예를 들어 약 25 부피% 이하 또는 약 20% 이하의 범위로 포함될 수 있다. 강성 기판의 경우 블록 공중합체(3)는 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 20 부피% 이상, 예를 들어 약 25 부피% 이상 또는 30 부피% 이상 및 약 50 부피% 이하, 예를 들어 약 45 부피% 이하 또는 약 40% 이하의 범위로 포함될 수 있고, 다가 금속 이온은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 약 50 부피% 이상, 예를 들어 약 55 부피% 이상 또는 60 부피% 이상 및 약 80 부피% 이하, 예를 들어 약 75 부피% 이하 또는 약 70% 이하의 범위로 포함될 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)는 제1 구조단위를 제공하는 제1 비닐계 단량체와 제2 구조단위를 제공하는 제2 비닐계 단량체를 사슬 이동제(chain transfer agent) 및 리빙 자유 라디칼 개시제와 혼합하여 상기 제1 및 제2 비닐계 단량체를 중합시킨 다음 제3 구조단위를 제공하는 제3 비닐계 단량체와 리빙 자유 라디칼 개시제을 혼합하여 제3 비닐계 단량체를 중합시켜 제조할 수 있다. 이로써 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)의 몰비를 용이하게 조절할 수 있다.
상기 블록 공중합체(3)를 얻는 방법은 특별히 한정되지 않으나, ATRP(atom transfer radical polymerization)법, NMP(nitroxide-mediated polymerization)법 또는 RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization)법 등의 리빙 자유 라디칼 중합법(living free radical polymerization, LFRP)에 의해 합성될 수 있다.
상기 제1 비닐 단량체는 제1 구조단위의 카르복실기, 술폰산기 또는 인산기 등의 작용기를 포함하거나 이들 작용기가 보호기(예를 들어 t-부틸기)로 보호된 작용기를 포함하는 비닐계 단량체일 수 있다. 상기 제1 비닐계 단량체의 구체예로서는, 크로톤산, 말레산, 이타콘산, 또는 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트나 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메트)아크릴레이트에, 무수 말레산, 무수 숙신산 또는 무수 프탈산 등의 산 무수물을 반응시켜 얻은 단량체, 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시알킬(메트)아크릴레이트(예를 들어 카르복시에틸(메트)아크릴레이트, 카르복시펜틸(메트)아크릴레이트) 등의 카르복실기를 가지는 비닐계 단량체; 비닐술폰산, 스티렌술폰산, 알릴(allyl)술폰산, 2-메틸프로필술폰산(메트)아크릴레이트, 디메틸프로필술폰산(메트)아크릴레이트, 술폰산에틸(메트)아크릴레이트 등의 술폰산기를 갖는 비닐계 단량체; (메트)아크릴로일옥시에틸인산에스테르, 2-히드록시에틸(메트)아크릴로일포스페이트 등의 인산기를 갖는 비닐계 단량체 등을 들 수 있다.
상기 제2 비닐계 단량체의 구체적인 예로는 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메트)아크릴레이트, 10-히드록시데실(메트)아크릴레이트, 12-히드록시라우릴(메트)아크릴레이트, (4-히드록시메틸시클로헥실)메틸(메타)크릴레이트 등의 히드록시알킬(메트)아크릴레이트; n-부톡시에틸(메트)아크릴레이트, 부톡시디에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시노닐에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 등의 알콕시(메트)아크릴레이트를 들 수 있다.
상기 제3 비닐계 단량체의 구체적인 예로는 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 이소펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 노닐(메트)아크릴레이트, 이소노닐(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, n-라우릴(메트)아크릴레이트, 운데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, n-트리데실(메트)아크릴레이트, 펜타데실(메트)아크릴레이트, 세실(메트)아크릴레이트, 헵타데실(메트)아크릴레이트, 이소옥타데실 (메트)아크릴레이트, 노나데실(메트)아크릴레이트, 에이코실(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산 (예컨대, C1 내지 C20, C4 내지 C20 또는 C4 내지 C15) 알킬에스테르; 시클로부틸(메트)아크릴레이트, 시클로펜틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 메틸시클로헥실(메트)아크릴레이트, 시클로도데실(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트(isobornyl (meth)acrylate), 디시클로펜틸(메트)아크릴레이트 등의 (예컨대, C4 내지 C20, C5 내지 C20 또는 C4 내지 C15) 사이클로알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트; 벤질(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트 등의 (예컨대, C6 내지 C20 또는 C6 내지 C15) 아릴기를 가지는 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 사슬 이동제는 하기 화학식 4로 표현되는 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 트리티오카보네이트(trithiocarbonate), 디티오카보네이트 (dithiocarbonate), 잔테이트(xanthate) 계열의 물질이 사용될 수 있다.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서,
A는 O 또는 S이고,
n은 0 또는 1이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기; C2 내지 C20 알케닐기; 포화 또는 불포화 (5 내지 15개의 고리원자를 가지는) 탄화수소 고리기 또는 포화 또는 불포화 (5 내지 15개의 고리원자를 가지는) 헤테로탄화수소 고리기; C6 내지 C20 아릴기 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴기; C1 내지 C20 알콕시기; C2 내지 C20 디알킬아미노기 및 카르복실기에서 선택되며,
상기 C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, 포화 또는 불포화 (5 내지 15개의 고리원자를 가지는) 탄화수소 고리기 또는 포화 또는 불포화 (5 내지 15개의 고리원자를 가지는) 헤테로탄화수소 고리기, C6 내지 C20 아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴기, C1 내지 C20 알콕시기 및 C2 내지 C20 디알킬아미노기는 에폭시기, 히드록시기, C1 내지 C20 알콕시기, C6 내지 C20 아릴기, 아실기, 아실옥시기, 카르복시기 및 그의 염, 술폰산기 및 그의 염, C2 내지 C20 알킬카르보닐옥시기, 이소시아네이토기, 시아노기, 실릴기, 할로겐 및 C2 내지 C20 디알킬아미노기에서 선택되는 치환기로 치환될 수 있다.
상기 사슬 이동제의 구체적인 예로는 디벤질 트리티오카보네이트(dibenzyl trithiocarbonate, DBTTC), 벤질 디티오벤조에이트, 큐밀 디티오벤조에이트, 1-페닐에틸 디티오 벤조에이트, S-(티오벤조일)티오글리콜릭산, 에틸 디티오아세테이트 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 들 수 있다.
한편, 상기 사슬 이동제는 전체 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 약 10 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 사슬이동제는 약 0.02 중량부 이상, 약 0.03 중량부 이상, 약 0.04 중량부 이상 또는 약 0.05 중량부 이상일 수 있으며, 약 9.5 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8.5 중량부 이하 또는 8 중량부 이하일 수 있다. 상기 사슬 이동제가 상기 범위로 사용되는 경우 분자량 분포도를 효과적으로 조절할 수 있고, 중합 속도를 원하는 범위로 조절할 수 있다.
상기 리빙 자유 라디칼 개시제는 예를 들면 산소, 히드로퍼옥사이드, 퍼에스테르, 퍼카르보네이트, 퍼옥사이드, 퍼술페이트 및 아조계 개시제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 과산화수소, t-부틸 히드로퍼옥사이드, 3차 아밀 히드로퍼옥사이드, 아조디이소부티로니트릴(AIBN), 과황산 칼륨 및 메틸에틸 케톤 퍼옥사이드를 사용할 수 있다.
상기 리빙 자유 라디칼 개시제는 비닐계 단량체 100 중량부 기준으로 0.01 내지 5 중량부 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 리빙 자유 라디칼 개시제의 함량은 약 0.02 중량부 이상, 약 0.03 중량부 이상, 약 0.04 중량부 이상 또는 약 0.05 중량부 이상일 수 있으며, 약 4.5 중량부 이하, 4.0 중량부 이하, 3.5 중량부 이하 또는 3 중량부 이하일 수 있다. 상기 범위에서 중합반응의 속도를 적절히 조절할 수 있고 분자량 분포(PDI)가 1에 가까운 블록 공중합체(3)를 제조할 수 있다.
상기 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 기계적 물성을 향상시키기 위한 보강제를 더 포함할 수 있으며, 상기 보강제는 그래파이트, 탄소 나노 튜브, 그래핀, 그래파이트 나노플레이트, 플러렌, 플러렌 유도체, 양자점, 금속 산화물(예컨대, 실리카, 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), ZnO, SnO2, Sb2O3, 베마이트, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 등) 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 보강제는 구형인 것이 바람직할 수 있다.
일 예로, 양자점은 II족-VI족 반도체 화합물, III족-V족 반도체 화합물, IV족- VI족 반도체 화합물, IV족 반도체 화합물, I-III-VI족 반도체 화합물, I-II-IV-VI족 반도체 화합물, II-III-V족 반도체 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 보강제는 블록 공중합체(3)의 고분자 네트워크에 분산되어 존재한다.
상기 보강제는 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 0.1 부피% 이상, 예를 들어 0.2 부피% 이상, 0.3 부피% 이상, 0.4 부피% 이상 또는 0.5 부피% 이상일 수 있다. 또한 상기 보강제의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 총부피에 대하여 5 부피% 이하, 예를 들어 4.5 부피% 이하, 4.0 부피% 이하, 3.5 부피% 이하 또는 3.0 부피% 이하일 수 있다. 상기 범위에서 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)의 전기적 특성을 개선할 수 있다.
상기 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 박막 형태로 제조될 수 있다. 상기 박막은 블록 공중합체(3)와 다가 금속의 염을 용매에서 혼합하여 조성물을 얻고, 상기 조성물을 기재 위에 도포한 후 건조하는 공정에 의해 제조할 수 있다.
상기 용매는 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 2-에틸헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 도데칸올 등의 1가 알코올; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌 글리콜, 헥실렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세롤(glycerol) 등의 다가 알코올 등이 사용될 수 있다.
상기 다가 금속의 염은 다가 금속을 포함하는 할라이드, 카르복실레이트, 아세틸아세토네이트, 하이드록사이드, 나이트레이트, 설페이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다가 금속은 2가 또는 3가의 금속일 수 있다. 상기 다가 금속의 구체적인 예로는 Ca, Al, Cu, Co, Ba, Zn, Fe, Mn, Mg, Sr, Ba, Cr, Ti, Zr, Mo, V 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 기재는 예컨대 유리 기재 또는 고분자 기재일 수 있으며, 상기 고분자 기재는 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기재 위에 조성물을 적용하는 단계는 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 인쇄 등에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 구현예에서 조성물을 적용하는 단계는 예컨대 스핀 코팅에 의해 수행될 수 있다.
상기와 같이 제조된 박막은 탄성 기재(e.g. SEBS) 위로 전사(transfer)될 수도 있으며, 예컨대 탄성 기재를 상기 박막과 접촉시켜 기재로부터 탄성 기재로 박막을 전사시킨 후 기재를 제거할 수 있다.
전술한 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 유연성과 연신성 등이 우수하며 전하 이동성과 전기 전도성이 우수하고, 장파장 영역에서의 흡수도, 예를 들어 약 1 마이크로미터(㎛) 내지 약 20 마이크로미터(㎛)의 적외선 영역의 빛에 대한 흡수도가 우수하다. 따라서 상기 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 적외선 흡수체로 사용될 수 있어, 적외선을 감지하는 광전 소자 및 유기 센서에 적용될 수 있다. 예컨대 상기 박막 형태의 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 광전 소자 및 유기 센서에서 전하 수송층 및/또는 활성층 또는 적외광 흡수 필름으로 적용될 수 있다.
또한 전술한 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 박막 트랜지스터, 광검출기, 태양 전지, 유기 발광 표시 장치 등의 전자 소자에도 적용될 수 있다.
또한 상기 열 또는 적외광 감지용 복합체(1)는 온도 감응성(temperature responsivity)이 우수하여 열 감지 소자 및 이를 포함하는 센서의 열 감지 변환막으로 적용될 수 있다. 이 경우 온도 감응성을 향상시키기 위한 냉각기가 필요 없어 열 감지 소자 및 이를 적용한 센서를 소형화할 수 있다.
또한, 전자 소자는 연신가능한(stretchable) 유기 발광 표시 장치, 연신가능한 인체 움직임 센서(human motion sensor), 연신가능한 인공 근육 또는 연신가능한 엑츄에이터(actuator) 일 수 있다.
이하 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 박막 트랜지스터의 일 예에 대하여 도 2를 참고하여 설명한다. 도 2는 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 상기 박막 트랜지스터(10)는, 기판(11), 절연층(13), 반도체층(15), 소스 전극(17) 및 드레인 전극(19)을 포함한다.
상기 기판(11)는 게이트 전극을 포함할 수도 있고, 전체로서 게이트 전극의 역할을 하는 것일 수 있다. 상기 기판(11)은 투명한 유리, 실리콘 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 게이트 전극은 실리콘 기판 내에 고농도 도핑되어 형성되거나 절연성 기판(예컨대, PDMS, SEBS 등 고무, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등 폴리머 기재)에 배치된 도전층(예컨대, 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이들의 합금 또는 이들의 조합으로 만들어진 금속층 또는 CNT 층)일 수 있다.
상기 기판(11) 위에 절연층(13)이 위치한다. 상기 절연층(13)은, 게이트 전극과 소스 전극(17), 드레인 전극(19) 및 반도체층(15)을 분리한다. 상기 절연층(13)은 무기 재료 박막 또는 유기 폴리머 필름일 수 있다. 무기 재료의 예는 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 티탄산바륨 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 유기 폴리머의 예는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리(비닐 페놀), 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리(메타크릴레이트), 폴리(아크릴레이트), 에폭시 수지 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 또한 상기 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 박막이 탄성 기재 위로 전사되어 제조되는 경우 상기 탄성 기재는 절연층 역할을 할 수 있다.
상기 절연층(13)의 두께는 절연성 재료의 유전율에 따라 달라질 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 절연층(13)은 약 10 nm 이상, 예를 들어 50 nm 이상, 또는 100 nm 이상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 절연층(13)은 약 2000 nm 이하, 예를 들어, 약 500 nm 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 절연층(13)의 전도도는, 약 10-12 S/cm 또는 그 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 절연층(13) 위에 반도체층(15)이 위치하며, 상기 반도체층(15)은 전술한 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함할 수 있다.
상기 반도체층(15) 위에는 상기 반도체층(15)과 전기적으로 연결된 소스 전극(17)과 드레인 전극(19)이 위치한다.
상기 소스 전극(17) 및 드레인 전극(19)을 위한 재료의 예는 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이들의 합금 등의 금속, 도전성 폴리머, 및 도전성 잉크를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 소스 전극(17) 및 드레인 전극(19)의 두께는 적절히 선택할 수 있다.
여기서는 박막 트랜지스터의 일 예로서 탑 컨택/바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 바텀 컨택/탑 게이트 구조, 바텀 컨택/바텀 게이트 구조, 탑 컨택/탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터 등 모든 구조의 박막 트랜지스터에 동일하게 적용할 수 있다.
상기 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 박막 트랜지스터는 대상물의 온도를 측정하는 열 감지 센서로 활용될 수 있다. 즉, 박막 트랜지스터(10)에 열을 가하고 게이트 전극에 전압이 인가되면 반도체층(15)의 전하이동도가 증가하고 소스 전극(17)과 드레인 전극(19)의 저항이 감소하면서, 소스 전극(17)과 드레인 전극(19) 사이에 흐르는 드레인 전류(drain current)가 증가한다. 반대로 박막 트랜지스터(10)에 열을 제거하면, 소스 전극(17)과 드레인 전극(19) 사이에 흐르는 드레인 전류가 감소한다. 따라서, 박막 트랜지스터(10)는 온도에 따라서 전기적 신호의 세기가 달라지므로, 열 감지 센서로 작동할 수 있다.
상기 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 박막 트랜지스터는 다양한 전자 소자의 스위칭 소자 또는 구동 소자로 적용될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 전자 소자는 연신 가능한 전자소자일 수 있다. 예컨대, 상기 전자 소자는, 연신성 유기 발광 다이오드 디스플레이, 연신성 인체 움직임 센서(human motion sensor), 연신성 인공 근육, 인공기관(prosthetics) 또는 연신성 엑츄에이터(actuator)일 수 있다.
일 구현예에서, 전술한 열 또는 적외광 감지용 복합체는 광전 소자에 적용될 수 있다.
이하 도 3을 참고하여 일 구현예에 따른 광전 소자를 설명한다.
도 3은 일 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 광전 소자(100)는 서로 마주하는 제1 전극(101)과 제2 전극(103), 그리고 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 사이에 위치하는 활성층(105)을 포함한다.
제1 전극(101)과 제2 전극(103) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있고, 상기 투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄(Al)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
상기 활성층(105)는 전술한 복합체를 포함한다.
상기 광전 소자는 활성층(105)의 위 또는 아래에 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함하는 광전변환층을 더 포함할 수 있다.
상기 광전변환층은 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물이 포함되어 Bulk heterojunction (BHJ)을 형성하는 층으로, 외부에서 빛을 받아 엑시톤(exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하는 층이다.
이하 도 4를 참고하여 다른 구현예에 따른 광전 소자에 대하여 설명한다.
도 4는 다른 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 구현예에 따른 광전 소자(200)는 도 3에 도시된 광전 소자와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(101)과 제2 전극(103), 그리고 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 사이에 위치하는 활성층(105)을 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 광전 소자(200)는 전술한 구현예와 달리 제1 전극(101)과 활성층(105) 사이 및 제2 전극(103)과 활성층(105) 사이에 각각 전하 보조층(107, 109)을 더 포함한다. 전하 보조층(107, 109)은 활성층(105)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있다.
전하 보조층(107, 109)은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층(hole blocking layer, HBL)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전하 보조층(107, 109)은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자 특성을 가지는 유기 화합물일 수 있고, 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있다.
상기 전하 보조층(107, 109)중 하나는 생략될 수 있다.
상기 광전 소자는 활성층(105)과 전하 보조층(107) 사이 및/또는 활성층(105)과 전하 보조층(109) 사이에 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함하는 광전변환층을 더 포함할 수 있다.
상기 광전 소자(100)는 유기 센서, 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 및 발광 소자 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 센서는 유기 CMOS 센서일 수 있으며, 예컨대 유기 CMOS 적외광 센서 또는 유기 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 유기 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
본 구현예에 따른 유기 센서(300)는 반도체 기판(110), 절연층(80) 및 광전 소자(100)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 실리콘 기판일 수 있으며, 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있다. 전하 저장소(55)는 후술하는 광전 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 반도체 기판(110)의 하부에 위치할 수도 있다.
금속 배선 및 패드 위에는 절연층(80)이 형성되어 있다. 절연층(80)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 절연층(60)은 전하 저장소(55)를 드러내는 트렌치(85)를 가진다. 트렌치(85)는 충전재로 채워져 있을 수 있다.
절연층(80) 위에는 전술한 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 광전 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(101), 제2 전극(103) 및 활성층(105)을 포함한다.
제1 전극(101)과 제2 전극(103)은 모두 투명 전극일 수 있으며, 활성층(105)는 전술한 바와 같다. 활성층(105)은 적외선 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다. 제2 전극(103)측으로부터 입사된 광은 활성층(105)에 의해 적외선 파장 영역에서 높은 흡광 특성을 가질 수 있고 이에 따라 양호한 광전변환 특성을 나타낼 수 있다.
도 5에서는 도 3의 광전 소자를 포함한 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 도 4의 광전 소자를 포함할 수도 있다.
광전 소자(100) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다. 집광 렌즈는 입사 광의 방향을 제어하여 광을 하나의 지점으로 모을 수 있다. 집광 렌즈는 예컨대 실린더 모양 또는 반구 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 구현예에 따른 유기 센서는 유기 적외광 센서일 수 있으며, 예컨대 홍채 센서(iris sensor) 또는 거리 센서(depth sensor)일 수 있다.
홍채 센서(iris sensor)는 사람마다 각기 다른 홍채의 특성을 이용하여 개인 신원을 파악하는 센서로, 사용자와의 적절한 거리 내에서 센서를 통해 사용자의 눈을 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 미리 저장된 이미지와 비교함으로써 홍채 인식 동작을 수행할 수 있다.
거리 센서(depth sensor)는 3차원 객체의 정보로부터 객체의 형상이나 위치를 파악하는 센서로, 사용자와의 적절한 거리 내에서 센서를 통해 객체를 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 객체 형상이나 위치를 확인할 수 있다. 이러한 거리 센서는 예컨대 얼굴 인식 센서로 사용될 수 있다.
도 6은 또 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
본 구현예에 따른 유기 센서는 유기 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
도 6을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 센서(400)는 광 감지 소자(50a, 50b, 50c), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(110), 하부 절연층(60), 색 필터 층(70a, 70b. 70c), 상부 절연층(80) 및 광전 소자(100)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 광 감지 소자(50a, 50b, 50c), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50a, 50b, 50c)는 광 다이오드일 수 있다.
광 감지 소자(50a, 50b, 50c), 전송 트랜지스터 및/또는 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 일 예로 광 감지 소자(50a)는 적색 화소에 포함되고 광 감지 소자(50b)는 녹색 화소에 포함되고 광 감지 소자(50c)는 청색 화소에 포함될 수 있다.
광 감지 소자(50a, 50b, 50c)는 빛을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있고, 전하 저장소(55)는 후술하는 광전 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 광 감지 소자(50a, 50b)의 하부에 위치할 수도 있다.
금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다.
하부 절연막(60) 위에는 색 필터(70a, 70b, 70c)가 형성되어 있다. 색 필터(70a, 70b, 70c)는 적색 화소에 형성되어 있는 적색 필터(70a), 녹색 화소에 형성되어 있는 녹색 필터(70b) 및 청색 화소에 형성되어 있는 청색 필터(70c)를 포함한다.
색 필터(70a, 70b, 70c) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터(70a, 70b, 70c)에 의한 단차를 제거하고 평탄화할 수 있다.
상부 절연층(80) 위에는 전술한 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 광전 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(101), 활성층(105) 및 제2 전극(103)을 포함한다. 도면에서는 제1 전극(101), 활성층(105) 및 제2 전극(103)이 차례로 적층된 구조를 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 제2 전극(103), 활성층(105) 및 제1 전극(101)의 순서로 배치될 수도 있다.
도 6에서는 도 3의 광전 소자를 포함한 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 도 4의 광전 소자를 포함할 수도 있다.
제1 전극(101)과 제2 전극(103)는 모두 투명 전극일 수 있으며, 활성층(105)은 전술한 바와 같다. 활성층(105)은 적외선 파장 영역의 광을 흡수하여 광전변환할 수 있다.
제2 전극(103) 측으로부터 입사된 광은 활성층(105)에서 근적외선 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전변환될 수 있다. 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(101) 및 색 필터(70a, 70b, 70c)를 통과할 수 있고, 색 필터(70a)를 통과한 적색 파장 영역의 광은 광 감지 소자(50a)에 의해 센싱될 수 있고 색 필터(70b)를 통과한 녹색 파장 영역의 광은 광 감지 소자(50b)에 의해 센싱될 수 있고 색 필터(70c)를 통과한 청색 파장 영역의 광은 광 감지 소자(50c)에 의해 센싱될 수 있다.
전술한 유기 센서는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있으며, 예컨대 카메라, 캠코더, 이들을 내장한 모바일 폰, 디스플레이 장치, 보안 장치 또는 의료 장치 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 전술한 구현예들을 예시 또는 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 발명의 범위가 제한되지 않는다.
실시예
합성예 1: 블록 공중합체의 제조
출발물질 및 시약은 Sigma
Aldrich로부터 구입하고 반응 전에 산소를 제거하기 위하여 질소로 퍼지하여 사용한다.
먼저, 하기 반응식 1-1에서와 같이 2-히드록시에틸 아크릴레이트(1.16 g, 10 mmole)와 t-부틸 아크릴레이트(1.28 g, 10 mmole)를 1:1의 몰비로 혼합하고 S,S-디벤질 트리티오카보네이트(29 mg, 0.1 mmole)를 첨가한 후 5분간 질소로 퍼지한다. 여기에 아조디이소부티로니트릴(AIBN)을 첨가한 후 질소 분위기에서 75 ℃에서 교반한다. 반응이 75% 진행된 후 반응기 내부의 가스를 배기하여 자유 라디칼을 봉쇄하고 상온으로 냉각한다. 미반응된 2-히드록시에틸 아크릴레이트와 t-부틸 아크릴레이트는 진공으로 제거하여 노란색 오일의 중간체(Intermediate, Mw 162, 수율: 80%)를 얻는다.
[반응식 1-1]
하기 반응식 1-2에서와 같이 상기 반응식 1-1에서 얻은 중간체와 n-부틸 아크릴레이트(6.4 g, 50 mmole)와 AIBN을 첨가한 후 질소 분위기에서 75 ℃에서 약 1시간동안 중합반응을 실시한다. 반응이 75% 진행된 후 반응기 내부의 가스를 배기한 후 상온으로 냉각하여 폴리머 A를 얻는다.
[반응식 1-2]
하기 반응식 1-3에서와 같이 얻어진 폴리머 A를 디클로로메탄(DCM)과 트리플루오로아세트산(TFA)의 혼합용액(1:1 부피비, 100 ml) 내에 2시간 동안 유지하여 t-부틸기를 제거하여 ABA 블록 공중합체(최종 폴리머)를 제조한다.
[반응식 1-3]
실시예 1-1: 박막 제조
합성예 1에서 얻은 블록 공중합체 99.9 ml를 에탄올에 2 중량%의 농도로 80 ℃에서 용해시켜 균일한 용액이 얻어질 때까지 교반한다. 0.3 M CaCl2 에탄올 용액을 준비한다. 상기 블록 공중합체 용액을 몰드에 주입한 후 상기 CaCl2 에탄올 용액 172.8 ml을 첨가하여 겔화시킨다. 겔화 반응 후에 얻어진 박막을 상온에서 하룻밤 동안 건조한다.
실시예 1-2 내지 1-4: 박막 제조
CaCl2 에탄올 용액을 86.4 ml, 43.2 ml 및 17.3 ml의 양으로 각각 사용한 것을 제외하고 실시예 1-1과 동일한 방법으로 박막을 제조한다,
실시예 2-1 내지 2-4: 박막 제조
CaCl2 에탄올 용액 대신 0.3 M CoCl2 에탄올 용액을 각각 200.1 ml, 100.05 ml, 50.03 ml 및 20.01 ml의 양으로 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 박막을 제조한다.
실시예 3-1 내지 3-4: 박막 제조
CaCl2 에탄올 용액 대신 0.3 M CuCl2 에탄올 용액을 각각 207.2ml, 103.6ml, 51.8ml 및 20.7ml의 양으로 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 박막을 제조한다.
실시예 4-1 내지 4-4: 박막 제조
합성예 1에서 얻은 블록 공중합체 99.9 ml를 에탄올에 2 중량%의 농도로 80 ℃에서 용해시키고 균일한 용액이 얻어질 때까지 교반한다. 그래파이트를 글리세롤에 분산시켜 그래파이트 분산액을 제조한다. 0.3 M CaCl2 에탄올 용액을 준비한다. 제조된 그래파이트 분산액과 CaCl2 에탄올 용액을 혼합하여 혼합물을 제조한다. 상기 그래파이트의 사용량은 최종 박막에서 그래파이트의 함량이 0.1 부피%가 되도록 조절한다. CaCl2 에탄올 용액은 172.8 ml, 86.4 ml, 43.2 ml 및 17.28 ml의 양으로 사용한다. 상기 블록 공중합체 용액을 몰드에 주입한 후 상기 혼합물을 첨가하여 겔화시킨다. 겔화 반응 후에 얻어진 박막을 상온에서 하룻밤 동안 건조한다.
실시예 4-5: 박막 제조
최종 박막에서 그래파이트의 함량이 1 부피%가 되도록 조절한 것을 제외하고 실시예 4-1과 동일한 방법으로 박막을 제조한다.
비교예 1: 박막 제조
바나듐 옥사이드를 증착하여 박막을 제조한다.
비교예 2: 박막 제조
폴리비닐알코올을 1.5 중량%의 농도로 물에 분산시킨 후 도포한 후 건조하여 박막을 제조한다.
평가
평가 1: 적외선 흡수도
실시예 1-1 내지 4-5의 박막에 대하여 FT-IR 스펙트로미터를 이용하여 흡수도를 평가한다. 이중 실시예 1-1에 따른 박막의 흡수도를 도 7에 도시한다. 도 7은 실시예 1-1에 따른 박막의 적외선 흡수도를 보인 그래프이다. 도 7을 참고하면 실시예 1-1에 따른 박막이 적외선 영역에서 흡수도가 우수함을 알 수 있다.
평가 2: 박막의 열적 안정성
실시예 1-1 내지 실시예 1-3에 따른 박막의 열적 안정성을 평가하기 위하여 상기 박막에 대하여 열중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA) 분석을 실시한다. 실시예 1-1 내지 실시예 1-3에 따른 박막의 제1 분해온도(210 ℃, T1)에서의 분해되는 중량과 제2 분해온도(280 ℃, T2)에서의 분해되는 중량의 변화율을 하기 수학식 1에 따라 계산하여 표 1에 기재한다. 실시예 2-1 내지 실시예 2-3에 따른 박막의 제1 분해온도(200 ℃, T1)에서의 분해되는 중량과 제2 분해온도(270 ℃, T2)에서의 분해되는 중량의 변화율을 하기 수학식 1에 따라 계산하여 표 1에 기재한다.
[수학식 1]
변화율(%)=((T2 - T1)/T1)X100
상기 수학식 1에서 T1은 제1 분해온도이고 T2은 제2 분해온도이다.
| 변화율(%) | |
| 실시예 1-1 | 1.78 |
| 실시예 1-2 | 1.67 |
| 실시예 1-3 | 2.04 |
| 실시예 2-1 | 1.53 |
| 실시예 2-2 | 2.39 |
| 실시예 2-3 | 2.16 |
표 1을 참고하면, 실시예 1-1 내지 실시예 1-3에 따른 박막은 제1 분해온도(T1)와 제2 분해온도(T2) 사이에서 2.04% 이하의 낮은 변화율을 나타내고 실시예 2-1 내지 실시예 2-3에 따른 박막은 제1 분해온도(T1)와 제2 분해온도(T2) 사이에서 2.39% 이하의 낮은 변화율을 나타냄을 알 수 있다. 이로써, 상기 박막들은 200℃ 내지 240℃의 반도체 공정 온도 범위에서 거의 물질 변화를 보이지 않으므로 공정 안정성이 우수함을 알 수 있다.
평가 3: 온도 감응성(Temperature Responsivity)
실시예 1-1 내지 4-5 및 비교예 1 및 2에 따른 박막을 카본 테이프에 각각 전기적으로 연결하여 2-channels source meter (Keithley 2636B)로 온도 변화에 따른 전류를 측정한다.
이중 실시예 1-1에 따른 박막에 대하여 온도변화를 40000 사이클 진행할 경우 박막으로부터 검출되는 전류를 측정하여 도 8a와 도 8b에 도시한다. 도 8a는 실시예 1-1에 따른 박막에 가해진 온도 변화 사이클을 보인 도면이고 도 8b는 실시예 1-1에 따른 박막에서 검출된 전류를 도시한 도면이다. 도 8a와 도 8b를 참고하면 온도 변화 사이클과 동일한 곡선의 전류가 검출되었으며 이로써 실시예 1에 따른 박막의 온도 변화에 따른 전류 검출강도가 우수함을 알 수 있다.
실시예 1-1 내지 4-5 및 비교예 1 및 2에 따른 박막을 카본 테이프에 각각 전기적으로 연결하여 2-channels source meter (Keithley 2636B)로 온도 변화에 따른 TCR(temperature coefficient of resistance)을 측정한다.
이중 실시예 1-1 및 비교예 1에 따른 박막의 온도 변화에 따른 TCR 측정 결과를 도 9에 도시한다. 도 9는 실시예 1-1 및 비교예 1에 따른 박막의 온도 변화에 따른 TCR 측정 결과를 보인 그래프이다. 도 9를 참고하면 실시예 1-1에 따른 박막이 TCR이 높고 일정한 변화를 보이는 것으로부터 온도 감응성이 우수함을 알 수 있으며 이에 비하여 비교예 1에 따른 박막은 온도에 따라 매우 불규칙한 반응을 보임을 알 수 있다.
이상에서 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
1: 복합체
3: 블록 공중합체
5: 측쇄기 10: 박막 트랜지스터
11: 기판 13, 80: 절연층
15: 반도체층 17: 소스 전극
19: 드레인 전극 100, 200: 광전 소자
101: 제1 전극 103: 제2 전극
105: 활성층 107, 109: 전하 보조층
300, 400: 유기 센서
110: 반도체 기판
55: 전하 저장소 85: 트렌치
5: 측쇄기 10: 박막 트랜지스터
11: 기판 13, 80: 절연층
15: 반도체층 17: 소스 전극
19: 드레인 전극 100, 200: 광전 소자
101: 제1 전극 103: 제2 전극
105: 활성층 107, 109: 전하 보조층
300, 400: 유기 센서
110: 반도체 기판
55: 전하 저장소 85: 트렌치
Claims (20)
- 하기 화학식 1로 표현되는 제1 구조단위, 하기 화학식 2로 표현되는 제2 구조단위 및 하기 화학식 3으로 표현되는 제3 구조단위를 포함하는 블록 공중합체; 및 상기 블록 공중합체의 측쇄기와 배위 결합하는 다가 금속 이온;을 포함하는 열 또는 적외광 감지용 복합체:
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
상기 화학식 1 내지 3에서,
R11, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬기이고,
L11 및 L12는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 적어도 하나의 메틸렌기가 -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -C(=O)NR- (여기에서 R은 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬기임) 및 이들의 조합에서 선택되는 연결기로 교체(replace)된 C2 내지 C20 알킬렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴렌기에서 선택되고,
L13은 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기에서 선택되고,
X는 카르복실기(-COOH), 술폰산기((-S(=O)2OH) 및 인산기(phosphoric acid group, -O-P(=O)(OH)2)에서 선택되고,
Y는 히드록시기(-OH), 알콕시기(-OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 에스터기(C(=O)OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 술폰산 에스터기(-S(=O)2OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 인산 에스터기(-O-P(=O)(OR)2, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임), 아민기, 이소시아네이트기(isocyanate group, -N=C=O) 및 우레탄기(urethane group, -NHC(=O)OR, 여기에서 R은 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C10의 알킬기임)에서 선택되고,
Z는 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기에서 선택된다. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)을 포함하고 상기 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B) 사이에 트리티오카보네이트(trithiocarbonate), 디티오카보네이트 (dithiocarbonate), 잔테이트(xanthate) 또는 이들의 조합에서 선택되는 연결기를 더 포함하는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제2항에 있어서,
상기 블록 공중합체는 상기 연결기(L)를 중심으로 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)이 서로 대칭으로 존재하거나 비대칭으로 존재하는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)을 포함하고,
상기 친수성 블록(A)은 2 이상의 제1 구조단위와 2 이상의 제2 구조단위를 포함하며 이들은 각각 블록 공중합, 랜덤 공중합 또는 교대 공중합의 형태인, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)을 포함하고,
상기 소수성 블록(B)은 2 이상의 제3 구조단위를 포함하며 이들은 블록 공중합, 랜덤 공중합 또는 교대 공중합의 형태인, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체에서, 제1 구조단위와 제2 구조단위의 합계량은 제3 구조단위 100 몰에 대하여 2몰 내지 50몰인 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는 5,000 이상의 중량 평균 분자량을 가지는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 20 부피% 이상 99.9 부피% 이하로 포함되는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 70 부피% 이상 99 부피% 이하로 포함되는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체의 함량은 열 또는 적외광 감지용 복합체의 총부피에 대하여 20 부피% 이상 50 부피% 이하로 포함되는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 다가 금속 이온은 2가 이상의 금속 이온인, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 다가 금속 이온은 Ca, Al, Cu, Co, Ba, Zn, Fe, Mn, Mg, Sr, Ba, Cr, Ti, Zr, Mo 및 V에서 선택되는 금속의 이온인, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 다가 금속 이온은 복합체의 총부피에 대하여 0.1 부피% 이상 80 부피% 이하로 포함되는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 다가 금속 이온은 복합체의 총부피에 대하여 1 부피% 이상 30 부피% 이하로 포함되는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 다가 금속 이온은 복합체의 총부피에 대하여 50 부피% 이상 80 부피% 이하로 포함되는, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 복합체는 보강제를 더 포함하며, 상기 보강제는 그래파이트, 탄소 나노 튜브, 그래핀, 그래파이트 나노플레이트, 플러렌, 플러렌 유도체, 양자점, 금속 산화물 또는 이들의 조합인, 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제16항에 있어서,
상기 보강제는 복합체의 총부피에 대하여 5 부피% 이하로 포함되는 열 또는 적외광 감지용 복합체. - 제1항 내지 제17항중 어느 하나의 항에 따른 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 광전 소자.
- 제1항 내지 제17항중 어느 하나의 항에 따른 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 열 감지 소자.
- 제1항 내지 제17항중 어느 하나의 항에 따른 열 또는 적외광 감지용 복합체를 포함하는 전자 소자.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |