KR20210134888A

KR20210134888A - 탄소 나노튜브 정제를 위한 방법

Info

Publication number: KR20210134888A
Application number: KR1020217013448A
Authority: KR
Inventors: 존 프로바인; 카라 베슬리; 그레고리 피트너
Original assignee: 얼라인드 카본, 인크.
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2021-11-11
Also published as: CN113382958B; EP3880605A4; JP7326441B2; KR102594182B1; EP3880605A1; US20200148540A1; CN113382958A; US20220081298A1; WO2020101818A1; TW202023943A; US11639291B2; US20200216320A1; JP2022506084A; EP3880605B1; US20230249973A1; US10633253B1; US11208328B2; TWI784204B

Abstract

탄소 나노튜브 정제를 위한 방법은, 탄소 나노튜브를 제공하는 단계; 마스크를 증착하는 단계; 및/또는 상기 마스크의 일부를 선택적으로 제거하는 단계; 및 선택적으로 상기 탄소 나노튜브의 서브세트를 제거하고 및/또는 남아 있는 마스크를 제거하는 단계를 바람직하게 포함한다.

Description

탄소 나노튜브 정제를 위한 방법

본 출원은 2018년 11월 14일에 출원된 미국 출원번호 제16/191,185호 및 2019년 8월 20일에 출원된 제16/545,456호의 우선권을 주장하며, 이들 모두는 그 전체가 여기에 참조 인용되었다.

본 발명은 일반적으로 정제(purification) 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 탄소 나노튜브(carbon nanotube) 정제를 위한 신규하고 유용한 방법에 관한 것이다.

탄소 나노튜브 정제를 위한 전형적인 방법은 하나 또는 그 이상의 규제로 고통을 받는 경향이 있다. 예를 들어, 이러한 방법은 정제되는 샘플에서 탄소 나노튜브의 정렬을 보존하지 못할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 방법 및 시스템은 표면 패터닝(surface patterning), 고온의 사용 및/또는 에너지 소비를 필요로 할 수 있으며, 및/또는 상기 정제된 탄소 나노튜브 상에 및/또는 정제된 탄소 나노튜브 둘레에 원하지 않는 잔류물을 남길 수 있다.

따라서 정제 분야에서는 탄소 나노튜브 정제를 위한 신규하고 유용한 방법의 생성이 요망되고 있다.

도 1은 탄소 나노튜브 정제를 위한 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 2a는 탄소 나노튜브 베드(bed)의 평면도를 포함하는, 방법의 예의 개략도이다.
도 2b는 탄소 나노튜브 베드의 횡단면도를 포함하는, 방법의 예의 개략도이다.
도 2c는 도 2b의 마스크의 개략도이다.
도 3a-3c는 방법의 요소의 변형예의 개략도이다.
도 4는 방법의 요소의 개략도이다.
도 5a-5d는 다양한 파장 범위에서의 탄소 나노튜브의 광 흡수계수(absorption coefficient)의 도면이다.
도 6은 방법의 요소의 변형예의 개략도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명은 본 발명을 이들 바람직한 실시예로 제한하려는 것이 아니라, 오히려 본 기술분야의 숙련자가 본 발명을 제작 및 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

1. 개요.

탄소 나노튜브(CNT) 정제를 위한 방법(100)은 탄소 나노튜브를 제공하는 단계(S110); 마스크 증착 단계(S120); 및/또는 상기 마스크의 일부를 선택적으로 제거하는 단계(S130)(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이)를 바람직하게 포함한다. 상기 방법(100)은 선택적으로 탄소 나노튜브의 서브세트를 제거하는 단계(S140) 및/또는 남아 있는 마스크를 제거하는 단계(S150)를 포함할 수 있다. 그러나 상기 방법(100)은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다. 상기 방법(100)은 원하는 CNT 집단(population)을 분리함으로써(예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이 모든 또는 실질적으로 모든 원하지 않는 CNT 를 제거함으로써) CNT 의 샘플을 정제하도록 바람직하게 기능한다.

2. 이점.

상기 방법(100)은 여러 가지 이점을 부여할 수 있다. 첫 번째로, 상기 방법(100)의 실시예는 CNT 의 고 선택적(highly-selective) 정제를 달성할 수 있다(예를 들어, 순도가 99%, 99.9%, 99.99%, 99.999%, 99.9999%, 99.99999% 또는 그 이상을 초과하는 순도를 갖는 CNT 로 나타남). 두 번째로, 상기 방법(100)의 실시예는 그 정렬을 교란시킴 없이(예를 들어, CNT 의 베드의 정렬의 보존을 가능하게 함) CNT 의 정제를 가능하게 할 수 있다[예를 들어, 상기 방법(100)을 가능하게 하는 것 외에 용도를 위해 패터닝된 기판 및/또는 패터닝되지 않은 기판과 같은 임의의 기판 상에서]. 세 번째로, 상기 방법(100)의 실시예는 저온에서 및/또는 낮은 에너지 소비로 수행될 수 있으며, 이에 의해 온도-감응형 기판의 사용을 가능하게 하며 및/또는 CNT 프로세싱과 관련된 에너지 비용을 감소시킨다. 네 번째로, 상기 방법(100)의 실시예는 대면적, 광대역, 및/또는 연속파(continuous-wave)(CW) 조사를 사용하여 방법(100)을 수행함으로써 CNT 의 고 수율(high-throughput) 정제를 가능하게 할 수 있다. 다섯 번째로, 상기 방법(100)의 실시예는 프로세싱 잔류물 및/또는 기타 오염물이 최소한인(예를 들어, 실질적으로 없음) 정제된 CNT 로 나타나는 깨끗한 건식[예를 들어, 무액체(liquid-free)] 프로세스를 이용할 수 있다. 여섯 번째로, 상기 방법(100)의 실시예는 CMOS 프론트-엔드 라인 요건과 호환되는 물질 및 프로세스를 독점적으로 사용할 수 있다. 그러나 상기 방법(100)은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 이점을 부여할 수 있다.

3. 방법.

3.1 탄소 나노튜브 제공 단계.

탄소 나노튜브 제공 단계(S110)는 정제될 물질을 제공하도록 바람직하게 기능한다. 상기 CNT 는 2개 또는 그 이상의 CNT 집단의 혼합물을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 방법(100)은 하나 또는 그 이상의 그러한 집단을 다른 집단(들)으로부터 격리시키도록 바람직하게 기능한다. 상기 집단은 상이한 특성을 갖는 CNT 를 포함할 수 있다(예를 들어, 이에 기반하여 구별될 수 있다). 이들 특성은 튜브 축선을 따른 특성과 같은 전기적 및/또는 전자적 특성[예를 들어, 밴드갭(bandgap), 전기 저항, 분자 비대칭성으로부터 발생하고 및/또는 분자 비대칭성과 관련된 특성 등에 기초하여], 광학 특성(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 파장에서의 흡수계수, 흡수 스펙트럼 특성, 등), 기하학적 특성[예를 들어, 직경, 길이, 분자 비대칭성(chirality), 배향, 등], 열적 특성(예를 들어, 횡방향, 원주방향과 같은 열전도 특성 및/또는 축방향 열전도도, 등), 기계적 및/또는 음향적 특성(예를 들어, 공진 모드) 및/또는 임의의 다른 적절한 특성을 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 정제될 CNT 는 CNT 전기적 특성(예를 들어, 금속성 집단 및 반도체성 집단)에 기초하여 정의된 두 집단을 포함하며, 여기서 상기 방법(100)은 실질적으로 모든 제1 CNT 집단을 제거하고, 이에 의해 제2 CNT 집단을 정제하도록 기능한다(예를 들어, 금속성 집단을 제거하여, 실질적으로 순수한 반도체성 CNT 를 생성한다). 그러나 제공된 물질은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 CNT 집단을 포함할 수 있다.

CNT 는 CNT 의 베드로서 바람직하게 제공되지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 배치될 수 있다. CNT 는 실질적으로 단층(또는 부분 단층)을 바람직하게 형성하며, 여기서 상기 베드는 상이한 CNT 의 최소한의 중첩을 바람직하게 포함한다. 특히, 유지될 CNT(들)와 기판 사이에 배치되는 바와 같은 그러한 배치는 방법(100)의 효능을 감소시킬 수 있기 때문에, 유지될 하나 또는 그 이상의 CNT(예를 들어, 제2 CNT 집단의 CNT)의 아래에 배치되는 제거될 CNT(예를 들어, 제1 CNT 집단의 CNT)의 개수를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다(예를 들어, 제2 CNT 집단의 중첩 CNT 로부터의 간섭으로 인해, 제1 CNT 집단의 중첩된 CNT 가 의도한 바와 같이 제거되지 않을 수 있다). 그러나 그러한 배열이 (예를 들어, S140 의 CNT 제거 프로세스에 의해) 교차점에서 및/또는 교차점 근처에서 손상되는 제2 CNT 집단의 중첩된 CNT 로 나타날 수 있기 때문에, 제거될 하나 또는 그 이상의 CNT(예를 들어, 제1 CNT 집단의 CNT)의 아래에 배치되는 유지될 CNT(예를 들어, 제2 CNT 집단의 CNT)의 개수를 최소화하는 것이 추가적으로 또는 대안적으로 바람직할 수 있다). 일부 실시예에 있어서, CNT 는 임계량(threshold amount)(예를 들어, 평방 미크론당 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 70, 100, 200, 500, 1000, 0.1-1, 1-10, 10-20, 15-40, 40-100, 100-300, 300-1000, 또는 1000-10,000 교차) 미만의 교차 밀도(crossing density)(예를 들어, 단위 면적당 중첩된 CNT 영역의 개수)를 갖지만, 그러나 대안적으로 임의의 다른 적절한 교차 밀도 및/또는 교차 배열을 가질 수 있다.

상기 CNT 는 실질적으로 바람직하게 정렬되어, 실질적으로 평행한 길이방향 축선을 가지며 및/또는 실질적으로 하나 또는 그 이상의 라인(예를 들어, CNT 단부에 의해 정의되는 기준 라인)을 따라 종결된다. 일부 실시예에 있어서, CNT 의 적어도 임계 부분(예를 들어, CNT 의 99.9, 99.5, 99, 98, 95, 90, 80, 65, 50, 40-65, 65-85, 85-95, 95-99, 또는 99-100%, 등)은, 기준 축선의(예를 들어, 길이방향 정렬 축선의) 임계 각도(예를 들어, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 0-1, 1-3, 3-10, 10-30, 또는 30-45°, 등) 내에서 그 길이방향 축선에 정렬된다. 일 변형예에 있어서, CNT 는 다중 서브세트(예를 들어, 공간적으로 분리된 서브세트)를 포함하며, 여기서 각각의 서브세트는 상이한 방향(예를 들어, 길이방향 정렬 축선)을 따라 실질적으로 정렬된다. 그러나 상기 CNT 는 대안적으로 다른 적절한 배열을 가질 수 있다.

상기 CNT(예를 들어, CNT 의 베드)는 저밀도, 중밀도, 또는 고밀도를 갖거나, 또는 임의의 다른 적절한 밀도를 가질 수 있다. 일부 실시예(예를 들어, CNT 가 성장된 상태로 제공되고, 성장된 CNT 의 단일 배치가 또 다른 기판으로 이송되는, 등의 실시예)에 있어서, 상기 밀도는 임계 선형 밀도(예를 들어, 미크론당 0.1, 0.3, 1, 2, 5, 10, 20, 30, 0.001-0.1, 0.1-1, 1-3, 3-10, 10-30, 30-100 또는 100-300 CNT, 등)보다 더 작거나 및/또는 이보다 크다. 다른 실시예(예를 들어, 성장된 CNT 의 다중 배치가 기판으로 이송되는 실시예)에 있어서, 상기 밀도는 임계 선형 밀도(예를 들어, 미크론당 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 500, 1000, 0.01-1, 1-10, 10-20, 15-30, 30-50, 50-80, 80-125, 125-175, 175-250, 250-400, 400-600, 600-1000, 또는 1000-10,000 CNT, 등)보다 더 작거나 및/또는 이보다 더 크다. 제1 특정 예에 있어서, 상기 선형 밀도는 미크론당 최소 200 CNT(예를 들어, 미크론당 200 내지 500 CNT)이다. 제2 특정 예에 있어서, 상기 선형 밀도는 미크론당 적어도 500 CNT 이다. 그러나 CNT 는 대안적으로 임의의 다른 적절한 밀도를 가질 수 있다. 상기 선형 밀도는 길이방향 정렬 축선에 실질적으로 수직인 방향(예를 들어, 기판의 평면 내에서의)에 대해 바람직하게 결정되지만, 그러나 임의의 다른 적절한 방향에 대해 추가적으로 또는 대안적으로 결정될 수 있다.

상기 CNT 는 단일 벽 CNT(single-walled CNT)(SWNT)가 바람직하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 다중 벽 CNT(multi-walled CNT)(MWNT) 및/또는 임의의 다른 적절한 CNT 를 포함할 수 있다. CNT 는 실질적으로 균일한 직경을 바람직하게 가지며, 여기서 CNT 의 적어도 임계 부분(예를 들어, 의 CNT 의 99.9, 99.5, 99, 98, 95, 90, 80, 65, 50, 40-65, 65-85, 85-95, 95-99, 또는 99-100%, 등)은, 서로의 임계 절대 폭(예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 30, 100, 0.1-0.3, 0.3-1, 1-3, 또는 3-10 nm, 등) 및/또는 상대량(예를 들어, 0.1, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 0-0.1, 0.1-1, 1-2, 2-5, 5-10, 10-20, 또는 20-50%, 등)(예를 들어, 평균 또는 중간 직경에 대한 차이, 임의의 2개의 CNT 사이의 차이, 등) 내의 직경을 갖지만, 그러나 대안적으로 상이한 직경 및/또는 임의의 다른 적절한 직경을 가질 수도 있다. 평균, 중간, 최소, 최대, 제1 사분위(first quartile), 및/또는 제3 사분위 직경과 같은 CNT 직경은 0.3, 0.43, 0.75, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.75, 2, 3, 5, 10, 0.43-0.75, 0.75-1.25, 1-1.5, 1.25-1.75, 1.75-2.5, 2.5-5, 5-10, 또는 10-30 nm일 수 있으며 및/또는 임의의 다른 적절한 직경일 수 있다. 특정 예에 있어서, 상기 중간 직경은 0.8-1.6 nm 범위에 있다(예를 들어, 약 1 nm, 약 1.2 nm, 약 1.5 nm, 등).

CNT 는 실질적으로 균일한 길이를 바람직하게 가지며, CNT 의 적어도 임계 부분(예를 들어, CNT 의 99.9, 99.5, 99, 98, 95, 90, 80, 65, 50, 40-65, 65-85, 85-95, 95-99, 또는 99-100%, 등)의 길이는, 임계 절대 길이(예를 들어, 1, 10, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10,000, 50,000, 0.1-1, 1-10, 10-100, 100-1000, 1000-10,000 또는 10,000-100,000 nm, 등) 및/또는 서로의 및/또는 평균 또는 중간 길이로부터의 상대량(예를 들어, 0.1, 1, 2, 5, 10, 20, 0-0.1, 0.1-1, 1-2, 2-5, 5-10, 또는 10-20%, 등)만 상이하지만, 그러나 대안적으로 실질적으로 상이한 길이 및/또는 임의의 다른 적절한 길이를 가질 수 있다. 평균값, 중간값, 최소값, 최대값, 제1 사분위 및/또는 제3 사분위 길이와 같은 CNT 길이는, 0.01, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 30, 100, 300, 1000, 0.001-0.1, 0.1-1, 1-10, 10-100, 100-1000, 또는 1000-10,000 미크론일 수 있으며, 및/또는 임의의 다른 적절한 길이일 수 있다.

CNT(예를 들어, CNT 의 베드)는, CNT 에 대한 기계적 지지를 제공하고 및/또는 CNT 의 취급 및/또는 프로세싱을 촉진시키도록 기능할 수 있는 기판(예를 들어, 임의의 기판)에 의해 바람직하게 지지된다. 상기 기판은 CNT 가 성장한 기판, CNT 가 이송된 기판, 그 조합(예를 들어, CNT 의 제1 배치가 기판 상에서 성장하고, 또한 CNT 의 하나 또는 그 이상의 추가적인 배치가 기판 상으로 이송됨), 및/또는 임의의 다른 적절한 기판일 수 있다.

일부 실시예(예를 들어, S120 이 마스크를 증착하기 위한 스핀 코팅 단계를 포함하는 실시예)에 있어서, 상기 기판은 실질적으로 매끄러운 것이 바람직하다(예를 들어, R_a, R_q, R_v, R_p, R_t, R_sk, R_ku, R_zDIN, R_zJIS, S_a, S_q, S_z 와 같은 하나 또는 그 이상의 거칠기 파라미터는 1, 10, 100, 1000, 0-1, 1-10, 10-100, 100-1000, 1000-10,000 또는 10,000-100,000 nm 거칠기, 등과 같은 임계량보다 더 작다. 상기 기판은 기판에 실질적인 손상 없이, 방법(100)의 후속 요소(예를 들어, S130 및/또는 S150, 등)에 사용된 온도(예를 들어, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 250, 300, 20-60, 60-100, 100-120, 120-140, 140-160, 160-180, 180-200, 200-250, 250-300, 또는 300-400℃, 등)를 바람직하게 견딜 수 있지만, 그러나 이러한 온도에 견디는 것이 대안이 될 수는 없다. 상기 기판은 바람직하게는 S130 에서 인가된 입력에 민감하지 않다(예를 들어, CNT 를 선택적으로 가열하는 데 사용되는 광에 대해 실질적으로 투명한, 실질적으로 입력에 의해 직접적으로 가열되지 않으며; 0, 0.5, 1, 2, 5, 10, 0-1, 1-5, 또는 5-20% 불투명도를 갖는 광에 대해 반투명하며; 광이 기판-마스크 인터페이스에 상기 인터페이스의 임계 각도보다 더 얕은 각도로 입사되는 것처럼 광의 반사율이 높음). 일 예에 있어서, S130 에서 사용되는 조사에 대해 실질적으로 투명한 상기 기판은, 적어도 160℃까지의 온도에 견딘다. 그러나 상기 기판은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 특성을 가질 수 있다.

상기 기판은 단결정, 다결정, 미세 결정, 나노 결정, 비정질일 수 있으며, 및/또는 임의의 다른 적절한 미세 구조를 가질 수 있다. 상기 기판은 웨이퍼(예를 들어, 반도체 웨이퍼; 25 mm, 51 mm, 76 mm, 100 mm, 125 mm, 130 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm, 등과 같은 직경을 갖는 웨이퍼), 시트(예를 들어, GEN 1, GEN 2, GEN 3, GEN 3.5, GEN 4, GEN 4.5, GEN 5, GEN 6, GEN 7, GEN 7.5, GEN 8, GEN 9, GEN 10, GEN 10.5, 등에 대응하는 크기의 시트와 같은 유리 시트), 블록일 수 있으며, 및/또는 임의의 다른 적절한 형상을 가질 수 있다. 예시적인 기판 물질은 석영, 실리콘[예를 들어, 산화물 및/또는 질화물 층, 등과 같은 하나 또는 그 이상의 절연층을 갖는 베어(bear), 사파이어, 유리[예를 들어, 붕규산염 유리, 플로트 유리(float glass)], 플라스틱, 직물, 및/또는 임의의 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 상기 기판은 베어(예를 들어, 실질적으로 균일한), 패터닝될 수 있으며[예를 들어, 사전-패터닝된 웨이퍼, 디스플레이, 전화, 등과 같은 완성된 디바이스(또는 CNT 를 제외한 완성)일 수 있으며], 및/또는 임의의 다른 적절한 특징을 가질 수 있다. 그러나 상기 방법(100)은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 기판 상에(및/또는 임의의 기판 없이) CNT 를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 CNT 및/또는 기판은 실질적으로 CMOS 비호환성 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 제1 예에 있어서, CNT 및/또는 기판은 실질적으로 금속을 포함하지 않는다(예를 들어, 금속에 의한 미량 오염 없음, 미량 오염물을 제외한 금속이 없음, 등). 제2 예에 있어서, CNT 및/또는 기판은 하나 또는 그 이상의 CMOS-호환성 금속(예를 들어, Al, W, Ti, Ni, Co, Pt, Al, Hf, Ta, Mo, W, Ti, Cr, Zr, Pd, 등)을 제외하고는 실질적으로 금속을 포함하지 않는다. 그러나 CNT 및/또는 기판은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 물질 및/또는 오염물을 포함할 수 있다.

S110 은 CNT 를(일부 또는 전부를) 성장시키는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다(예를 들어, 기판 상에서; 기판으로의 이송 전과 같이 상이한 기판 상에서, 등). 예를 들어, S110 은 패터닝된 성장 기술(예를 들어, 그 전체가 여기에 참조 인용되었으며 발명의 명칭이 "공간적으로 정렬된 나노튜브 및 나노튜브 어레이를 만드는 방법"인 미국 특허 제8,367,035호에 개시된 바와 같이)을 수행하는 단계를 포함할 수 있어서, 바람직하게는 CNT 의 정렬된 베드를 성장시킨다. S110 은 잉크젯 프린팅, 열전사 프린팅, 접촉 프린팅, 건식 전사 프린팅, 스크린 프린팅, 및/또는 임의의 다른 적절한 전사 기술[예를 들어, 그 전체가 여기에 참조 인용되었으며 발명의 명칭이 "다중 탄소 나노튜브 전달 및 고성능 탄소 나노튜브 전계 효과 트랜지스터(carbon nanotube field-effect transistor)(CNFET), 투명 전극 및 CNFETS 의 3차원 통합을 위한 응용"인 미국 특허 제9,748,421호에 개시된 바와 같은]에 의해 CNT 를 기판에 전사하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 그러나 S110 은 임의의 다른 적절한 방식으로 CNT 를 제공하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

3.2 마스크 증착.

마스크(S120)를 증착하는 단계는 상기 CNT 를 패터닝 가능한 물질로 보호 및/또는 캡슐화하도록 바람직하게 기능한다. 마스크는, 예를 들어 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 증발, 스퍼터링, 원자층 증착, 자체-조립 및/또는 임의의 다른 적절한 증착 기술(들)에 의해 증착될 수 있다.

마스크는 실질적으로 모든 CNT 를 바람직하게 보호 및/또는 캡슐화하지만(예를 들어, 덮지만)(예를 들어, CNT 의 전체 베드를 실질적으로 덮지만), 그러나 대안적으로 그 임의의 적절한 서브세트를 보호 및/또는 캡슐화할 수 있다. 상기 마스크는 상이한 집단(예를 들어, 이하에 보다 상세히 기재되는 바와 같은 제1 및 제2 집단)의 CNT 를 실질적으로 동일한 정도로 바람직하게 보호 및/또는 캡슐화하며, 각각의 집단의 유사한(예를 들어, 실질적으로 동일한) 분율(fraction)은 마스크에 의해 보호 및/또는 캡슐화된다(예를 들어, 덮인다). 마스크가 상이한 CNT 집단을 보호 및/또는 캡슐화하는 상이한 부분(예를 들어, 제2 집단이 아니라 제1 집단을 코팅하는 제1 부분, 및 상기 제1 집단이 아니라 제2 집단을 코팅하는 제2 부분)을 포함하는 실시예에 있어서, 마스크의 상이한 부분은 임의의 다른 특성에 의해서가 아니라, 다양한 집단과의 그 공간적 관계에 의해 바람직하게 정의된다(예를 들어, 각각의 부분은 도 2c에 예로서 도시된 바와 같이 대응의 CNT 집단을 덮는 마스크의 서브세트로서 정의된다). 상기 상이한 부분은 실질적으로 다양한 집단과의 그 공간적 관계를 제외하고는 실질적으로 동일한 특성을 바람직하게 갖는다(예를 들어, 상기 상이한 부분은 바람직하게는 마스크의 나머지와 함께 협력하여 실질적으로 균일하고, 실질적으로 연속적인 층을 형성한다). 예를 들어, 상기 상이한 부분은 동일한 증착 프로세스에 의해 증착된 동일한 물질(들)을 바람직하게 포함하고, 또한 동시에 바람직하게 증착된다(예를 들어, 상기 제1 및 제2 부분은 동일한 증착 프로세스에서 동시에 증착된다). 상기 마스크는 바람직하게는 상이한 집단의 CNT 의 상이한 위치에 대응하는 임의의 횡방향 패터닝을 포함하지 않는다. 이러한 일부 예에 있어서, CNT 가 없는 경우에, 마스크의 상이한 부분들을 구별하는 것이 가능하지는 않을 것이다(예를 들어, 마스크의 임의의 특정 부분의 경계를 결정하는 것도, 그리고 마스크 상의 특정 위치에서 그 위치가 어느 부분과 관련되어 있는지를 결정하는 것도, 가능하지 않을 것이다).

마스크(예를 들어, 증착 후의)는 실질적으로 단일 물질로 바람직하게 제조되지만(예를 들어, 적어도 75% 순도, 90% 순도, 95% 순도, 99% 순도, 99.9% 순도, 등; 마스크 증착과 관련된 용매와 같은 하나 또는 그 이상의 기질을 포함하거나 배제하는), 그러나 대안적으로 다중 물질을 포함할 수 있다. 마스크 물질은 얇고 균일한 층에 증착되도록(예를 들어, 용이하게 증착되도록) 바람직하게 작동 가능하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 증착 특성을 가질 수 있다. 상기 물질은 폴리머가 바람직하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 작은 유기 분자, 금속, 반도체, 세라믹, 및/또는 임의의 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 상기 마스크는 S130 에 적용된 입력에 민감하지 않은 것이 바람직하다(예를 들어, CNT 를 선택적으로 가열하는 데 사용되는 광에 대해 실질적으로 투명한 바와 같은 입력에 의해 직접적으로 실질적으로 가열되지 않는다).

상기 마스크(예를 들어, 마스크의 전부 또는 일부)는 CNT 와 바람직하게 열접촉하고 있다. 예를 들어, 마스크는 CNT 상에 그리고 CNT 사이에 (예를 들어, CNT 사이에 노출된 기판 상에) 층(예를 들어, 등각 코팅과 같은 코팅)을 형성할 수 있다. 마스크는 실질적으로 균일한 것이 바람직하지만(예를 들어, 균일한 등각 코팅 두께 또는 기판으로부터 마스크 층의 상부까지 균일한 거리와 같은 균일한 두께; 기판 또는 그 일부를 가로질러 횡방향으로 균일한 바와 같은 균일한 조성, 등), 그러나 대안적으로 임의의 적절한 불균일성을 가질 수 있다. 상기 마스크는 그 덮는(예를 들어, S140 중) CNT 를 보호하기에 충분히 두꺼운 것이 바람직하지만, 그러나 얇은 트렌치(예를 들어, 1, 2, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 0-1, 1-5, 5-15, 15-20, 또는 20-35 nm 폭)의 형성을(예를 들어, S130 동안) 가능하게 하기에 충분히 얇은 것이 바람직하며, 이는 높은 선택성을 가능하게 하거나(예를 들어, 잘못된 집단의 CNT 의 부주의한 노출 방지) 및/또는 상기 방법(100)(예를 들어, S130 및/또는 S150)을 수행하는 데 필요한 에너지를 감소시킬 수 있게 한다. 예를 들어 마스크는 제1 임계 두께(예를 들어, 2, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 30, 50, 1-5, 5-15, 15-20, 20-30, 30-50 또는 50-100 nm)보다 얇을 수 있으며 및/또는 제2 임계 두께(예를 들어, 0.5, 1, 2, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 0-1, 1-5, 5- 15, 15-20 또는 20-35 nm)보다 두꺼울 수 있다. 그러나 상기 마스크는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 두께를 가질 수 있다.

상기 마스크는 하나 또는 그 이상의 자극에 응답하여 분해[예를 들어, 해중합(depolymerization)]에 민감한 것이 바람직하다[예를 들어, 하나 또는 그 이상의 자극-응답성, 해중합성, 낮은 천정 온도(ceiling temperature) 폴리머를 포함한다]. 상기 자극은 온도 증가(예를 들어, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 250, 300, 20-60, 60-100, 100-120, 120-140, 140-160, 160-180, 180-200, 200-250, 250-300, 또는 300-400℃, 등과 같은, 임계 온도 이상으로의 증가)와 같은 열 관련 자극이 바람직하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 자극일 수 있다. 물질 분해 프로세스는 물질 잔류물의 후속 제거(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 용매로 에칭, 세척, 등에 의한)를 필요로 하지 않는 프로세스와 같은 깨끗한 프로세스(예를 들어, 잔류물을 최소화하거나 실질적으로 남기지 않음)가 바람직하다. 예를 들어, 분해 프로세스는 CNT 를 떠나는(예를 들어, 기화되는, 펌핑되는, 등) 모노머(예를 들어, 휘발성 모노머)를 생성하는 해중합 프로세스일 수 있다. 그러나 상기 물질은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 특성을 가질 수 있다.

본 기술분야의 숙련자라면 해중합이 폴리머를 그 구성 모노머 및/또는 구성 올리고머로 분해하는 프로세스임을 인식할 것이다. 해중합의 생성물은 대부분(예를 들어, 90%, 95%, 98%, 99%, 99.9%, 99.99% 이상과 같은 모두, 실질적으로 모두) 구성 모노머일 수 있지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 구성 올리고머를 포함할 수 있다(예를 들어, 모노머와 올리고머의 혼합물을 포함할 수 있고, 실질적으로 올리고머만을 포함할 수 있다). 상기 구성 올리고머는 임의의 적절한 수의 반복 단위(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6-10, 10-20, 및/또는 20-50 반복 단위, 등)를 갖는 올리고머를 포함할 수 있다. 해중합의 생성물은 본질적으로 구성 모노머 및/또는 구성 올리고머로 바람직하게 구성된다. 해중합에 의해 생성된 구성 모노머는 해중합된 폴리머의 반복 단위 및/또는 구성단위와 관련된 모노머인 것이 바람직하다[예를 들어, 모노머는 반복 단위 및/또는 구성단위의 분자 유사체(molecular analog)이다]. 폴리머가 상이한 타입의 다중 구성단위를 포함하는 일부 예에 있어서(예를 들어, 다수의 모노머 종으로 형성된 축합 폴리머와 같은 폴리머에 있어서), 해중합은 다중 타입의 구성 모노머(예를 들어, 폴리머가 형성되는 다수의 모노머 종 또는 그 서브세트와 같은 구성단위와 연관된) 및/또는 구성 올리고머를 생성할 수 있으며, 또는 단일 타입의 구성 모노머(예를 들어, 반복 단위와 연관된) 및/또는 구성 올리고머를 생성할 수 있다. 일부 예에 있어서, 해중합은 구성 모노머(및/또는 구성 올리고머)를 생성하기 위해, 폴리머를 따라 진행하는 일련의 반응(예를 들어, 폴리머의 한쪽 말단으로부터 시작하여 모노머 별로 진행됨)에 의해 해중합이 일어나는 압축 해제 프로세스("압축 해제 해중합")를 포함한다. 본 기술분야의 숙련자라면 해중합은 폴리머 분해의 예이고 그리고 폴리머가 해중합과는 구별되는 많은 다른 분해 프로세스[예를 들어, 열분해(pyrolysis), 가스화(gasification), 용매 분해(solvolysis), 등]를 겪을 수 있다는 것을 추가로 인식할 것이다. 예를 들어, 해중합과는 달리, 열분해는 전형적으로 다양한 소분자(폴리머의 구성 모노머 및/또는 구성 올리고머에 제한되지 않음) 및 탄소질 잔류물을 생성한다.

일부 실시예에 있어서, 상기 물질은 자극-응답 폴리머이고(또는 자극 응답 폴리머를 포함하고), 이는 트리거 이벤트에 응답하여 바람직하게는 해중합에 의해 분해되도록 구성된 폴리머이다. 이러한 폴리머는 하나 또는 그 이상의 트리거 그룹[예를 들어, 말단 캡(end cap]에 의해 안정화된 폴리머 사슬인 자기-희생 폴리머를 포함할 수 있다. 트리거 그룹(들)이 없는 경우, 폴리머 사슬은 전형적으로 저온인(예를 들어, -60℃ 내지 0℃ 범위, 예를 들어, -20℃ 내지 -40℃) 임계 온도를 초과할 때 분해된다(예를 들어, 바람직하게는 폴리머를 안정화시키기 위해 트리거 그룹이 존재할 말단에서 시작되는 압축 해제 해중합을 통해 분해 해중합된다). 트리거 그룹(들)은 이들이 폴리머 사슬에 결합될 때(예를 들어, 사슬의 하나 또는 그 이상의 말단에서), 이런 분해를 방지하도록 기능할 수 있으며; 트리거 그룹 절단(clevage) 및/또는 분해로 인한 트리거 그룹 손실 시(예를 들어, 100-180℃와 같은 임계값 이상의 온도에 도달의 응답과 같은, 자극에 대한 응답으로), 상기 폴리머 사슬은 전술한 바와 같이 분해(예를 들어, 해중합, 바람직하게는 압축 해제 해중합)를 바람직하게 겪는다. 물질이 자기-희생 폴리머를 포함하는 일 예에 있어서, 상기 트리거 그룹은 트리클로로아세틸 이소시아네이트(trichloroacetyl isocyanate)(TCAI), 아조벤젠, 클로로포르메이트(chloroformate), 또는 아세트산 무수물(acetic anhydride)과 같은 말단 캡이다.

자기-희생 폴리머[예를 들어, 전술한 바와 같은 말단 캡(들) 및/또는 다른 트리거 그룹(들)을 가짐]는, 예를 들어 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드), 폴리(N-에틸피롤리딘 메타크릴레이트), 폴리(프탈알데히드), 폴리(4,5-디클로로프탈알데히드), 폴리(메틸 글리옥실레이트), 폴리(카바메이트), 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 및/또는 폴리(벤질 에테르), 또는 이러한 다중 물질의 조합을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 사슬은 분기형, 선형, 고리형(cyclic) 및/또는 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다. 상기 폴리머 사슬은 길이가 10-1,000 nm이거나, 또는 임의의 적절한 길이를 가질 수 있다. 마스크에서의 폴리머 단위는 유사한 및/또는 실질적으로 동일한 특성을 바람직하게 갖지만, 그러나 대안적으로 변할 수도 있다. 그러나 상기 마스크는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 폴리머 및/또는 다른 물질을 포함할 수 있다.

상기 마스크는 실질적으로 CMOS-비호환성 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 제1 예에 있어서, 마스크는 실질적으로 금속을 포함하지 않는다(예를 들어, 금속에 의한 미량 오염 없음, 미량 오염을 제외한 금속 없음). 제2 예에 있어서, 상기 마스크는 하나 또는 그 이상의 CMOS-호환성 금속(예를 들어, Al, W, Ti, Ni, Co, Pt, Al, Hf, Ta, Mo, W, Ti, Cr, Zr, Pd, 등)을 제외하고는, 실질적으로 금속을 포함하지 않는다. 그러나 마스크는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 물질 및/또는 오염물을 포함할 수 있다.

그러나 마스크는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 물질(들)을 포함할 수 있고, 임의의 다른 적절한 특성을 가지며, 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 증착될 수 있다.

3.3 마스크의 일부를 선택적으로 제거하는 단계.

마스크의 일부를 선택적으로 제거하는 단계(S130)는, 마스크를 패터닝하도록 바람직하게 기능한다(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 집단의 CNT 에 대한 근접성에 기초하고, 이에 의해 CNT 집단들 사이의 구별을 가능하게 한다). 마스크 부분은 전술한 바와 같이(예를 들어, S120 에 관해) 분해(예를 들어, 해중합)에 의해 바람직하게 제거되지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 제거될 수 있다. 제거된 마스크 부분은 (예를 들어, CNT 상에, 기판 상에, 등) 실질적으로 잔류물 및/또는 다른 오염물을 남기지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 분해 생성물(예를 들어, 해중합에 의해 형성된 휘발성 모노머)은 CNT 로부터 펌핑될 수 있다. S130 은 주변 환경(예를 들어, 공기), 불활성 환경(예를 들어, 질소, 아르곤, 등), 진공 환경[예를 들어, 부압(negative pressure) 환경과 같은 부분 진공, 고르지 않은 진공, 고진공, 초고진공(ultra high vacuum), 등], 및/또는 임의의 다른 적절한 환경에서 수행될 수 있다.

S130 은 제1 CNT 집단(예를 들어, 제거될 집단)을 덮는(예를 들어, 코팅하는) 마스크 부분("제1 마스크 부분")을 제거하는 단계를 바람직하게 포함하며, 그리고 제2 CNT 집단(예를 들어, 유지될 집단)을 덮는(예를 들어, 코팅하는) 마스크 부분("제2 마스크 부분")을 제거하지 않는(및/또는 제거를 최소화하는) 단계를 바람직하게 포함한다. 그러나 S130 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 CNT 집단(들)을 덮는 마스크 부분을 제거하는 단계 및/또는 마스크의 임의의 다른 적절한 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

제1 마스크 부분을 제거하는 단계는, 각각의 이러한 CNT 의 튜브 폭의 적어도 최소 임계 분율 및/또는 최대로 잡아서 최대 임계 분율(예를 들어, 튜브 폭의 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 98, 99, 100, 0-1, 1-10, 10-30, 30-60, 60-80, 80-90, 90-95, 95-99, 또는 99-100%)을 노출시키고 및/또는 한쪽에서 또는 양쪽에서 튜브 폭을 지나 연장되는 영역을 노출시키는 바와 같이(예를 들어, 튜브 폭의 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 98, 99, 100, 0-1, 1-10, 10-30, 30-60, 60-80 , 80-90, 90-95, 95-99 또는 99-100%와 같은, 적어도 최소 임계 분율 및/또는 최대로 잡아서 최대 임계 분율만큼 연장되는 바와 같이), 제1 CNT 집단의 각각의 CNT 의 전부 또는 일부(또는 제1 CNT 집단의 CNT 의 적어도 90, 99, 99.9, 99.99, 99.999, 99.9999, 또는 99.99999%와 같은 그 실질적인 분율)를 바람직하게 노출시킨다. 일부 실시예에 있어서, S130 은 도 2b에 도시된 예에서처럼 제1 CNT 집단(또는 실질적으로 그러한 모든 CNT)의 각각의 CNT 위에 및/또는 둘레에 트렌치를 개방하는 단계를 포함한다. 각각의 트렌치는 전술한 바와 같이(예를 들어, 노출시킬 튜브 폭의 최소 및/또는 최대 임계 분율과 관련하여; 마스크 두께에 관한 S120 과 관련하여, 등) 폭(예를 들어, 평균 폭, 중간 폭, 최소 폭, 최대 폭, 등)을 바람직하게 갖는다. 일 예에 있어서(예를 들어, CNT 의 전부 또는 일부가 1-1.5 nm 범위의 폭을 갖는), 트렌치의 전부 또는 일부는 0.5-20 nm, 바람직하게는 1-10 nm(예를 들어, 1, 2, 3, 5, 7.5, 10, 1-2, 2-5, 또는 5-10 nm)의 폭을 갖는다. 그러나 상기 트렌치는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 폭을 가질 수 있다.

마스크(S130)의 일부를 선택적으로 제거하는 단계는, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 원하지 않는 마스크 구성으로 나타나지 않는다(또는 그 발생을 최소화한다). 바람직하지 않은 마스크 구성의 제1 예는, 제1 집단 CNT 의 폭을 지나 과도하게 연장되는(예를 들어, S140 을 가능하게 하는 데 필요한 것보다 상당히 더 많이 연장되는) 트렌치를 개방하는 단계를 포함하므로, 상기 트렌치는 하나 또는 그 이상의 제2 집단 CNT 를 노출시키며, 이는 노출된 제2 집단 CNT 의 손상 및/또는 제거로 나타날 수 있다(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이). 원하지 않는 마스크 구성의 제2 예는, 제2 집단 CNT(예를 들어, 제1 집단 CNT 가 아니라 및/또는 이에 추가하여)를 노출시키는(예를 들어, 트렌치를 개방하는) 단계를 포함하며, 이는 노출된 제2 집단 CNT의 손상 및/또는 제거로 나타날 수 있다(예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이). 바람직하지 않은 마스크 구성의 제3 예는 제1 집단 CNT 를 노출시키지 못하는(예를 들어, 위에 트렌치를 개방하지 못하는) 단계를 포함하며, 이는 노출되지 않은 제1 집단 CNT 를 제거하지 못하는 것으로 나타날 수 있다(예를 들어, 도 3b-3c에 도시된 바와 같이). 그러나 S130 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 원하지 않는 마스크 구성을 회피하거나 및/또는 최소화하는 단계를 포함할 수 있으며, 또는 그러한 회피 및/또는 최소화를 포함하지 않을 수 있다.

S130 은 하나 또는 그 이상의 표적 CNT 집단을 선택적으로 가열하는 단계(S131)를 바람직하게 포함한다(예를 들어, 제1 CNT 집단을 제2 CNT 집단보다 더 많이 가열하는 것과 같이, 우선적으로 제1 CNT 집단을 가열함). S131 은 표적 CNT 근처의 마스크 영역으로의(예를 들어, 제1 마스크 부분으로의) 열전달로 바람직하게 나타나며, 이에 의해 마스크의 분해 온도 이상으로(예를 들어, 트리거 그룹이 더 이상 마스크의 자극-응답을 안정화시키지 않고, 이에 의해 해중합을 유발시키는 온도 이상으로) 상기 가열된 영역의 온도를 상승시켜, 이들 영역이 분해되게 한다. 그러나 S131 은 비 표적 CNT 근처의 마스크 영역으로 상당한 열전달(예를 들어, 마스크 분해를 유발하기에 충분한)로 바람직하게 나타나지 않으며(예를 들어, 비 표적 CNT 의 원하지 않는 가열로 인해, 표적 CNT 로부터의 열전달 등으로 인해), 이에 의해 이들 영역(예를 들어, 제2 마스크 부분)의 분해를 방지한다. 따라서 S131 은 표적 CNT 집단과 비 표적 CNT 사이의 가열 속도의 실질적인 차이를 바람직하게 포함한다(예를 들어, 표적 CNT 집단의 가열보다 1.1, 1.5, 2, 3, 5, 10, 20, 1-1.2, 1.2-2, 2-5, 5-10, 10-20 또는 20-50 배 더 많이).

S131 은 표적 CNT 집단을 광학적으로(예를 들어, 광학 입력의 흡수로 인해), 보다 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 표적 CNT 집단에 의해 우선적으로 흡수되는(예를 들어, 제2 집단 CNT 보다 제1 집단 CNT 에 의해 보다 강하게, 바람직하게는 훨씬 더 많이 흡수되는) 광으로 CNT 를 조사함으로써 가열하는 단계를 바람직하게 포함한다. 이런 우선적인 흡수는 제1 및 제2 집단의 CNT들 사이의 흡수계수(광학 입력의 광과 관련된)의 차이로 인해 바람직하게 발생하지만(예를 들어, 여기서 제1 집단의 CNT 는 제2 집단의 CNT 보다 더 큰 흡수계수를 갖는다), 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 현상으로부터 발생할 수 있다.

집단이 금속성 CNT 집단 및 반도체성 CNT 집단을 포함하는 일 실시예에 있어서, S131 은 금속성 또는 반도체성 CNT 에 의해 우선적으로 흡수되는 하나 또는 그 이상의 파장 대역[예를 들어, 도 5a-5d에 도시된 바와 같은 및/또는 그 전체가 여기에 참조 인용된 "넓은 에너지 영역에서 고순도 금속성 및 반도체성 단일 벽 탄소 나노튜브 박막의 흡수 스펙트럼, 마사오 이치다(Masao Ichida), 고체 상태 통신, 151(2011) 1696 -1699"에 개시된 바와 같은, 파장]을 사용하여 CNT 를 조사하는 단계를 포함한다. 제1 CNT 집단(가열될 집단)이 금속성 CNT 집단인 제1 변형예에 있어서, 상기 조사는 IR 범위 2-4 미크론(예를 들어, 3-4 미크론 범위), 가시 범위 500-800 nm(예를 들어, 600-750 nm 범위), 가시/UV 범위 300-450 nm(예를 들어, 365-425 nm 범위), 하나 또는 그 이상의 THz 범위[예를 들어, 60 미크론 이상(예를 들어, 60-1250 미크론 범위]의 하나 또는 그 이상의 밴드 및/또는 임의의 다른 적절한 밴드를 포함할 수 있다. 제1 CNT 집단이 반도체성 CNT 집단인 제2 변형예에 있어서, 상기 조사는 IR 범위 0.8-2 미크론(예를 들어, 0.9-1.9 미크론 범위)의 하나 또는 그 이상의 밴드 및/또는 임의의 다른 적절한 밴드를 포함할 수 있다.

상기 조사는 하나 또는 그 이상의 광대역(예를 들어, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 1-5, 5-25, 25-100, 100-300, 300-1000, 1000-3000, 또는 3000-30,000 nm, 등과 같은, 임계값보다 더 큰 파장 대역폭을 갖는 밴드)을 바람직하게 포함할 수 있으며 및/또는 추가적으로 또는 대안적으로 협대역(예를 들어, 임계값 미만의 대역폭, 실질적으로 단색, 등) 및/또는 임의의 다른 적절한 조사를 포함할 수 있다.

상기 조사는 기판 및/또는 길이방향 정렬 축선에 대해 평행한, 수직한 방향으로, 및/또는 경사진 각도로[예를 들어, 5°내로 평행한 바와 같은 이색(glancing); 5°내의 법선처럼 미세하게 수직이 아닌; 10, 15, 30, 45, 60, 75, 80, 5-10, 10-20, 20-40, 40-50, 50-70, 70-80 또는 80-85°, 등과 같이 실질적으로 경사져서] CNT 상에 입사될 수 있다.

상기 조사는 평방 센티미터당 밀리와트 내지 평방 센티미터당 와트 범위의 강도를 바람직하게 갖지만(예를 들어, 1-3, 3-10, 10-20, 20-50, 50-100, 100-300, 300-1000, 1000-3000 또는 3000-30,000 mW/㎠, 등), 그러나 대안적으로 더 낮거나 또는 더 높은 강도를 가질 수 있다. 일 예에 있어서, 상기 조사 강도는 10-30 mW/㎠ 범위에 있다. 상기 조사는 연속파(CW) 조사가 바람직하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 펄스형 조사 및/또는 조사 시 임의의 다른 적절한 시간적 변화를 포함할 수 있다. CNT 베드는 수 초(예를 들어, 1, 2, 5, 10, 25, 60, 0.5-3, 3-20, 또는 20-60초), 수 분(예를 들어, 1, 2, 3, 5, 10, 1-3, 또는 3-10분), 또는 임의의 다른 적절한 시간 동안 조사될 수 있다.

상기 조사는 램프와 같은 광대역 광원(예를 들어, 열복사로 인한 방출 광)에서 바람직하게 발생한다. 예를 들어, CNT 베드를 조사하기 위한 시스템은 광대역 광원, 광원으로부터 CNT 베드 상으로 광을 집중시키도록 기능할 수 있는 하나 또는 그 이상의 광학 요소(예를 들어, 렌즈, 거울, 등), 및/또는 조사를 위해 적절한 광 대역(들)을 선택하도록 기능할 수 있는(예를 들어, 전술한 바와 같이) 하나 또는 그 이상의 광학 필터를 포함할 수 있다. 이런 예에 있어서, 시스템의 일부 변형예는 하나 또는 그 이상의 필터를 교체하는 바와 같은, 상이한 조사 조건(예를 들어, 상이한 CNT 집단을 목표로 하기 위해 상이한 파장 대역의 사용)에 대해 용이하게 재구성될 수 있다. 그러나 상기 조사는 LED 및/또는 레이저[예를 들어, 바아 다이오드(bar diode), 포인트 소스(point source), 등]와 같은 하나 또는 그 이상의 협대역 및/또는 단색 광원으로부터 및/또는 임의의 다른 적절한 광원으로부터 추가적으로 또는 대안적으로 발생할 수 있다.

S131 은 전기 입력(예를 들어, DC, AC), 전파 입력(예를 들어, 마이크로파), 음향 입력, 및/또는 기계적 입력과 같은 하나 또는 그 이상의 입력을 사용하여, 표적 CNT 집단을 가열하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 제1 예에 있어서, CNT 베드는 정렬된 어레이의 CNT 의 제1 단부와 접촉하는 제1 전기 접점, 및 이들 CNT 의 대향 단부와 접촉하는 제2 전기 접점과 같은 전기 접점을 포함하는 기판에 의해 지지된다. 이런 예에 있어서, 전기적 바이어스가 상기 두 전기 접점들 사이에 인가되고, 이에 의해 접촉된 CNT 를 통해 전류가 흐르게 되며, 각각의 반도체성 CNT 를 통해 흐르는 것보다 각각의 금속성 CNT 를 통해 훨씬 더 많은 전류가 흐르게 되어, 금속성 CNT 의 저항 가열을 유발한다. 이런 예의 변형예에서는, CNT 베드에(예를 들어, 베드의 반도체성 CNT 에) 바람직하게 용량성으로 결합된 게이트 전극에도 바이어스가 인가되며(예를 들어, 마스크의 상부와 같은 CNT 베드를 가로질러 기판에 대향하는 기판 상에 패터닝되고, 및/또는 상기 마스크와 통합되며), 이에 의해 반도체성 CNT 를 통한 전류 흐름을 감소 및/또는 방지한다. 제2 예에 있어서, CNT 베드는 상기 CNT 베드 내에 입사 방사선(예를 들어, 마이크로파와 같은 전파)을 결합하도록 기능할 수 있는 하나 또는 그 이상의 안테나(예를 들어, 마이크로파 안테나)를 포함하는 기판에 의해 지지되고, 이에 의해 CNT 에(예를 들어, 우선적으로 금속성 CNT 에) 전류를 유도한다. 이런 예에 있어서, 안테나(들)와 공진하는 방사선은 안테나를 향해 전송되고, 이에 의해 CNT 의 전류를 유도하여, 금속성 CNT 의 우선적인 가열을 유발한다(예를 들어, 제1 예에 대해 전술한 바와 같이). 제3 예에서는, 음향 및/또는 기계적 입력이 CNT 베드에 공급되며, 여기서 입력은 제1 집단의 CNT 와 공진하는 하나 또는 그 이상의 주파수를 포함하며(예를 들어, 집단은 음향 및/또는 기계적 특성에 기초하여 결정되며), 따라서 제1 집단 CNT 가 입력으로부터의 에너지를 우선적으로 흡수하게 되며, 이는 그 후 열로서 소산된다.

에너지 입력(예를 들어, 조사)은 넓은 영역(예를 들어, 전체 CNT 베드, 1, 2, 5, 10, 20, 25, 30, 또는 50% 이상과 같은 그 일부)에 한 번에 입사되는 것이 바람직하지만, 그러나 대안적으로 적절한 크기의 영역에 입사될 수 있다. 제1 예에 있어서, 에너지 입력은 전체 CNT 베드에 입사되고, S131 은 바람직하게는 제1 마스크 부분에서 원하는 온도 상승이 달성될 때까지 전체 CNT 베드에 에너지를 지향시킴으로써(예를 들어, 조사함으로써) 수행될 수 있다. 제2 예에 있어서, 상기 에너지 입력은 오직 CNT 베드의 서브세트에만 입사되며, S131 은 예를 들어 다음으로 이동하기 전에 각각의 영역에서 마스크 제거를 완료하거나, 또는 영역들 사이를 빠르게 이동하는 것처럼(예를 들어, 이러한 다중 영역에서 동시적인 마스크 제거를 달성하기 위해), 에너지 입력 위치 및/또는 CNT 베드를 이동시킴으로써 수행될 수 있다(예를 들어, 전체 CNT 베드를 덮도록 에너지 입력을 래스터링함으로써).

그러나 S131 은 임의의 적절한 방식으로 임의의 다른 적절한 에너지 입력을 사용하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

S130 은 선택적으로 모든 CNT(예를 들어, 전체 CNT 베드 및/또는 기판에 걸쳐)의 추가적인 가열(예를 들어, 균일한 가열)을 유발시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, S130 은 CNT 베드를 마스크 분해 온도(예를 들어, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 0-3, 3-10, 10-20, 또는 20-50℃ 이하)로 가열하는[예를 들어, 오븐, 핫 플레이트(hot plate) 및/또는 다른 열원을 사용하여] 단계를 포함하지만, 그러나 주변 온도보다 높은 것이 바람직하다(예를 들어, 18-22℃). 따라서 S131 에 필요한 선택적 가열을 상당히 감소시킬 수 있으며(예를 들어, 마스크 온도를 50-200℃가 아닌 5-20℃로 증가시킬 것을 요구함), 이는 S131 과 관련된 필요한 전력 및/또는 체류 시간을 감소시킬 수 있다. 상기 마스크 분해 온도가 약 140℃인 특정 예에 있어서, S130 은 기판, CNT 베드, 및 마스크를 약 130℃로 가열하고, 그 후 제2 마스크 부분이 140℃에 도달하거나 초과하는 것을 방지하면서(예를 들어, 약 130℃의 전체 또는 평균 온도를 계속 유지함으로써), 제1 마스크 부분의 온도를 140℃ 이상으로 상승시키기 위해, S131 을 수행하는 단계를 포함한다(예를 들어, 제1 집단에 의해 우선적으로 흡수된 광으로 CNT 베드를 조사하는 단계).

그러나 S130 은 임의의 다른 적절한 방식으로 마스크의 일부를 선택적으로 제거하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

3.4 탄소 나노튜브의 서브세트 제거 단계.

탄소 나노튜브(S140)의 서브세트를 제거하는 단계는 CNT 를 정제하도록 바람직하게 기능한다.

S140 은 노출된 CNT(예를 들어, 제1 CNT 집단, 상기 제1 마스크 부분 근처의 CNT, 등)를 제거하는 단계를 바람직하게 포함한다. 상기 노출된 CNT 를 제거하는 단계는, 실질적으로 모든 노출된 CNT 를 제거하는 단계를 바람직하게 포함한다(예를 들어, 99, 99.9, 99.99, 99.999, 99.9999 또는 99.99999%, 등과 같은 임계 분율 이상). 각각의 제거된 CNT 는 실질적으로 완전히 바람직하게 기화되고(예를 들어, 기화된 물질이 CNT 베드로부터 펌핑되며), 그리고 바람직하게는 실질적으로 도전성 잔류물 및/또는 상기 CNT 베드, 마스크, 및/또는 기판 상에 다른 잔류물을 남기지 않는다.

노출된 CNT 는 하나 또는 그 이상의 에칭 프로세스에 의해 바람직하게 제거된다. 상기 에칭 프로세스(들)는 마스크를 통한 에칭 없이(예를 들어, 제2 CNT 집단처럼 이전에 노출되지 않은 CNT 를 노출시키지 않고) 상기 노출된 CNT 를 바람직하게 제거한다(예를 들어, 파괴한다). 일부 실시예에 있어서, 마스크 층 두께는 CNT 직경보다 상당히 크며(예를 들어, 1-1.5 nm CNT 직경에 비한 5-20 nm의 마스크 두께), 심지어 실질적으로 비 선택적 에칭 프로세스 및/또는 마스크를 CNT 보다 더 빨리 에칭하는 일부 에칭 프로세스가 허용될 수 있다(예를 들어, 에칭 프로세스가 전체 마스크 두께를 제거하기 전에, 작은 CNT 가 여전히 파괴되기 때문에). S140 은 부분적으로 노출된 CNT 를 에칭하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 트렌치 폭이 CNT 직경보다 더 작다면, 에칭 프로세스는 전체 CNT 를 제거하도록 언더컷될 수 있다(그리고 바람직하게는 언더컷된다)(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이). 상기 에칭 프로세스는 예를 들어 산소 플라즈마 에칭, UV-오존 에칭, 물리적 에칭(예를 들어, 아르곤 이온 밀링), 화학적 에칭(예를 들어, 기상 에칭, 습식 에칭, 등) 및/또는 임의의 적절한 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 그러나 노출된 CNT 는 세척(예를 들어, CNT 를 제거하기 위한 세척액으로부터의 기계적 힘을 사용하여) 및/또는 임의의 다른 적절한 제거 프로세스에 의해 추가적으로 또는 대안적으로 제거될 수 있다.

S140 은 상기 노출되지 않은 CNT(예를 들어, 제2 CNT 집단, 제2 마스크 부분 근처에 있는 및/또는 제1 마스크 부분 근처에 없는 CNT, 등)를 제거하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, S140 은 기판으로부터 남아 있는 마스크를 박리하는 단계(예를 들어, 기판으로부터 마스크를 벗겨내는 단계)를 포함할 수 있으며, 여기서 노출되지 않은 CNT 는 남아 있는 마스크에 매립된 상태로 남으며, 이에 의해 기판으로부터 제거된다. 이들 CNT 는, 예를 들어 나중에 상이한 기판으로 이송될 수 있으며 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 사용될 수 있다.

그러나 S140 은 임의의 적절한 방식으로 임의의 적절한 탄소 나노튜브를 제거하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

3.5 남아 있는 마스크 제거 단계

남아 있는 마스크를 제거하는 단계(S150)는 정제된 CNT(예를 들어, 제2 CNT 집단과 같이 기판 상에 여전히 남아 있는 CNT)를 노출시키도록 바람직하게 기능한다. 이러한 노출은, 예를 들어 정제된 CNT 의 다중 배치를 전달하는 단계(예를 들어, 높은 CNT 밀도를 달성하기 위해)와 같은, 정제된 CNT 를 전달하는(예를 들어, 전자 디바이스 상으로 및/또는 전자 디바이스 내로) 단계; 디바이스 제조(예를 들어, 정제된 CNT 베드의 상부에서의 제조와 같은, CNT 를 통합하는 단계); 완성된 디바이스의 포장 및/또는 사용(예를 들어, CNT 추가 후 완성) 및/또는 정제된 CNT 의 임의의 다른 적절한 사용을 가능하게 할 수 있다.

S150 은 S130 에서의 마스크 부분의 분해와 유사하게, 남아 있는 마스크를 분해하는 단계를 바람직하게 포함한다(예를 들어, 동일한 자극을 사용하여, 자극-응답 폴리머의 해중합을 유발시킴). 예를 들어, S150 은 마스크를 그 분해 온도보다 더 높은 온도로 가열하고(예를 들어, 핫 플레이트 및/또는 오븐에서처럼 전체 기판을 가열함으로써), 이에 의해 마스크를 분해하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 제거 기술은 여러 가지 이유로 인해 유용할 수 있다. 예를 들어, CNT 및/또는 기판에 남아 있는 마스크로부터의 잔류물이 거의 또는 실질적으로 발생하지 않을 수 있으며, 건식(무액체) 프로세스로서 수행될 수 있으며 및/또는 대규모로 용이하게 수행될 수 있다(예를 들어, 전체 기판 및/또는 다중 기판에 대해 동시에).

S150 은 마스크를 용해하고(예를 들어, 화학 용매에), 남은 마스크를 제거하고, 마스크를 에칭하고(예를 들어, CNT 가 아니라 마스크를 선택적으로 에칭하는 건식 및/또는 습식 에칭 프로세스를 사용하여), 상기 기판으로부터 마스크를 박리함으로써(예를 들어, 벗겨내고)(예를 들어, CNT 가 마스크 내에 유지되기보다는 기판 상에 남아 있음), 남아 있는 마스크를 제거하는 단계, 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 남아 있는 마스크를 제거하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

4. 구체적인 예.

일 예에 있어서, 상기 방법(100)은 기판 상에 지지된 실질적으로 정렬된 CNT 의 단층 베드를 정제하도록 수행된다. 마스크는 [예를 들어, 하나 또는 그 이상의 용매에 용해된 폴리머(들) 용액을 스핀 코팅함으로써] 약 10 nm 두께의 하나 또는 그 이상의 자기-희생 폴리머 층으로 CNT 베드를 코팅함으로써 S120 에서 증착된다. 마스크 증착 후 전체 CNT 베드는 2-4 미크론 범위 및/또는 600-750 nm 범위 내에서 하나 또는 그 이상의 파장 대역(예를 들어, 약 750 nm 폭)으로 조사되며, 이에 의해 반도체성 CNT 보다 금속성 CNT 를 더 많이 선택적으로 가열하며, 이는 트렌치가 반도체성 CNT 위가 아닌 금속성 CNT 위의 마스크에 형성되게 한다(마스크가 상기 가열된 금속성 CNT 근처에서 해중합됨에 따라). 조사 후 상기 노출된(금속) CNT 는 산소 플라즈마에서 에칭된다. 노출된 CNT 에칭 후, 기판을 분해 온도 이상으로 가열함으로써(예를 들어, 140℃ 분해 온도로 약 200℃로 가열함으로써), 남아 있는 폴리머 마스크가 제거되며, 이에 의해 정제된 반도체 CNT 를 노출시킨다.

제2 예에 있어서, 기판 상에 지지된 CNT 의 실질적으로 정렬된 단일층 베드를 정제하도록, 상기 방법(100)이 수행된다. 상기 마스크는 약 10 nm 두께의 하나 또는 그 이상의 자기-희생 폴리머의 층으로 CNT 베드를 코팅함으로써 증착된다(S120)[예를 들어, 하나 또는 그 이상의 용매에 용해된 폴리머(들) 용액을 스핀 코팅함으로써]. 마스크 증착 후, 전체 CNT 베드는 0.8-2 미크론 범위 내의 하나 또는 그 이상의 파장 대역(예를 들어, 약 750 nm 폭)으로 조사되고, 이에 의해 금속성 CNT 보다 반도체성 CNT 를 선택적으로 가열하며, 이는 트렌치가(약 10 nm 폭의 트렌치가) 금속성 CNT 위가 아닌 반도체성 CNT 위의 마스크에 형성되게 한다(마스크가 상기 가열된 반도체 CNT 부근에서 해중합됨에 따라). 조사 후, 상기 노출된(반도체성) CNT 는 산소 플라즈마에서 에칭된다. 노출된 CNT 에칭 후, 기판을 분해 온도 이상으로 가열함으로써(예를 들어, 140℃ 분해 온도로 약 200℃로 가열함으로써, 남아 있는 폴리머 마스크가 제거되며, 이에 의해 정제된 금속 CNT 를 노출시킨다.

그러나 상기 방법(100)은 임의의 적절한 방식으로 수행되는 임의의 다른 적절한 요소를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

간결함을 위해 생략되었지만, 시스템 및/또는 방법의 실시예는 다양한 시스템 구성 요소 및 다양한 방법 프로세스의 모든 조합 및 순열을 포함할 수 있으며, 여기에 기재된 방법 및/또는 프로세스의 하나 또는 그 이상의 사례는 여기에 기재된 시스템, 요소, 및/또는 독립체의 하나 또는 그 이상의 사례를 사용함으로써 비동기식으로(예를 들어, 연속적으로), 동시에(예를 들어, 병렬로), 또는 임의의 다른 적절한 순서로 수행될 수 있다.

도면들은 바람직한 실시예, 예시적인 구성, 및 그 변형예에 따른 시스템 및/또는 방법의 가능한 구현의 아키텍처, 기능, 및 동작을 도시하고 있다. 또한, 일부 대안적인 구현에 있어서, 블록에 언급된 기능은 도면에 언급된 순서를 벗어나서 발생할 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있으며, 또는 관련된 기능에 따라 역순으로 실행될 수도 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도의 각각의 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도의 블록들의 조합은, 지정된 기능 또는 동작을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템에 의해, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령의 조합에 의해 구현될 수 있다.

본 기술분야의 숙련자라면 이전의 상세한 설명 및 도면 및 청구범위로부터 이하의 청구범위에 정의된 본 발명의 범주로부터의 일탈 없이 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims

탄소 나노튜브 정제 방법으로서:
● 탄소 나노튜브의 베드를 폴리머 마스크로 코팅하는 단계로서, 상기 베드는 탄소 나노튜브의 제1 집단 및 탄소 나노튜브의 제2 집단을 포함하며, 여기서 상기 폴리머 마스크는,
● 상기 제2 집단이 아니라 상기 제1 집단을 코팅하는 제1 부분; 및
● 상기 제1 집단이 아니라 상기 제2 집단을 코팅하는 제2 부분을 포함하는, 단계;
● 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분이 아니라 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 선택적으로 해중합하는 단계로서, 탄소 나노튜브의 상기 베드를 광으로 조사하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 광은 상기 제2 집단보다 상기 제1 집단에 의해 더욱 강하게 흡수되고, 이에 의해 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 가열하는, 단계;
● 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 해중합한 후, 탄소 나노튜브의 상기 제2 집단이 아니라 탄소 나노튜브의 상기 제1 집단을 선택적으로 제거하는 단계로서, 여기서 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분은 상기 제1 집단의 제거 중 상기 제2 집단을 보호하는, 단계; 및
● 탄소 나노튜브의 상기 제1 집단을 선택적으로 제거한 후, 탄소 나노튜브의 상기 베드로부터 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분을 제거하는 단계를 포함하는, 탄소 나노튜브 정제 방법.
청구항 1에 있어서,
● 상기 제1 집단은 본질적으로 금속성 탄소 나노튜브로 구성되고; 및
● 상기 제2 집단은 본질적으로 반도체성 탄소 나노튜브로 구성되는, 방법.
청구항 2에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 제1 집단을 선택적으로 제거한 후, 탄소 나노튜브의 상기 베드의 금속성/반도체성 비율이 0.001 미만인, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 베드의 상기 탄소 나노튜브는, 실질적으로 단일의 단층 또는 부분 단층으로 배치되는, 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 베드의 실질적으로 모든 탄소 나노튜브는, 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배치되는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리머 마스크는, 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드), 폴리(N-에틸피롤리딘 메타크릴레이트), 폴리(프탈알데히드), 폴리(4,5-디클로로프탈알데히드), 폴리(메틸 글리옥실레이트), 폴리(카바메이트), 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 또는 폴리(벤질 에테르) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리머 마스크의 두께는 30 nm 미만인, 방법.
청구항 1에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 베드를 광으로 조사하는 단계는, 25 nm 초과의 파장 대역폭을 정의하는 광으로 상기 탄소 나노튜브를 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 제1 집단을 제거하는 단계는, 탄소 나노튜브의 상기 제1 집단, 및 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분을 에칭액 환경에 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 베드는 기판에 의해 지지되고, 여기서 상기 기판은 상기 광에 대해 실질적으로 투명한, 방법.
청구항 1에 있어서,
● 상기 제1 집단은 본질적으로 반도체성 탄소 나노튜브로 구성되고; 및
● 상기 제2 집단은 본질적으로 금속성 탄소 나노튜브로 구성되는, 방법.
탄소 나노튜브 정제를 위한 방법으로서:
● 탄소 나노튜브의 실질적으로 정렬된 베드를 폴리머 마스크로 코팅하는 단계로서, 상기 베드는 반도체성 탄소 나노튜브 및 금속성 탄소 나노튜브를 포함하고, 여기서 상기 폴리머 마스크는,
● 상기 반도체성 탄소 나노튜브가 아니라 상기 금속성 탄소 나노튜브를 코팅하는 제1 부분; 및
● 상기 금속성 탄소 나노튜브가 아니라 상기 반도체성 탄소 나노튜브를 코팅하는 제2 부분을 포함하는, 단계;
● 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분이 아니라 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 선택적으로 해중합하는 단계로서, 상기 반도체성 탄소 나노튜브보다 상기 금속성 탄소 나노튜브를 선택적으로 더 많이 가열하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 가열하는, 단계; 및
● 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 해중합한 후, 상기 반도체성 탄소 나노튜브가 아니라 상기 금속성 탄소 나노튜브를 선택적으로 에칭하는 단계로서, 여기서 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분은 에칭 중 상기 반도체성 탄소 나노튜브를 보호하는 단계를 포함하는, 탄소 나노튜브 정제 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 반도체성 탄소 나노튜브가 아니라 상기 금속성 탄소 나노튜브를 선택적으로 가열하는 단계는, 상기 탄소 나노튜브를 광으로 조사하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 광은 상기 제2 집단보다 상기 제1 집단에 의해 더욱 강하게 흡수되는, 방법.
청구항 13에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 베드를 광으로 조사하는 단계는, 광대역 광원에 의해 방출된 광으로 상기 탄소 나노튜브를 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 13에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 베드를 광으로 조사하는 단계는, 600 나노미터 내지 750 나노미터의 파장을 정의하는 광으로 상기 탄소 나노튜브를 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 반도체성 탄소 나노튜브가 아니라 상기 금속성 탄소 나노튜브를 선택적으로 가열하는 단계는, 탄소 나노튜브의 상기 베드의 길이에 걸쳐 전압 바이어스를 인가하고, 이에 의해 전류가 상기 금속성 탄소 나노튜브를 통해 흐르게 하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 베드의 상기 탄소 나노튜브는, 실질적으로 단일의 단층 또는 부분 단층으로 배치되는, 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 폴리머 마스크는 자기-희생 폴리머를 포함하는, 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 금속성 탄소 나노튜브를 선택적으로 에칭한 후, 탄소 나노튜브의 상기 베드 상에 폴리머 마스크가 실질적으로 남아 있지 않도록, 탄소 나노튜브의 상기 베드로부터 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 19에 있어서,
탄소 나노튜브의 상기 베드로부터 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분을 제거하는 단계는, 상기 폴리머 마스크를 가열함으로써 상기 폴리머 마스크를 해중합하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 해중합한 후, 상기 폴리머 마스크는 상기 금속성 탄소 나노튜브를 노출시키는 다수의 트라프(trough)를 정의하고, 여기서 각각의 트라프는 0.5 nm 내지 10 nm의 폭을 정의하는, 방법.
탄소 나노튜브 정제를 위한 방법으로서:
● 탄소 나노튜브의 베드를 폴리머 마스크로 코팅하는 단계로서, 상기 베드는 탄소 나노튜브의 제1 집단 및 탄소 나노튜브의 제2 집단을 포함하며, 여기서 상기 폴리머 마스크는,
● 상기 제2 집단이 아니라 상기 제1 집단을 코팅하는 제1 부분; 및
● 상기 제1 집단이 아니라 상기 제2 집단을 코팅하는 제2 부분을 포함하는, 단계;
● 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분이 아니라 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 선택적으로 해중합하는 단계로서, 상기 제2 집단보다 상기 제1 집단을 보다 많이 선택적으로 가열하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 가열하는, 단계; 및
● 상기 폴리머 마스크의 상기 제1 부분을 해중합한 후, 탄소 나노튜브의 상기 제2 집단이 아니라 탄소 나노튜브의 상기 제1 집단을 선택적으로 에칭하는 단계로서, 여기서 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분은 에칭 중 상기 제2 집단을 보호하는, 단계; 및
● 탄소 나노튜브의 상기 제1 집단을 선택적으로 에칭한 후, 탄소 나노튜브의 상기 베드로부터 상기 폴리머 마스크의 상기 제2 부분을 제거하는 단계를 포함하는, 탄소 나노튜브 정제 방법.