액상 합금촉매, 그의 제조방법 및 그를 이용한 단층 결정 내 열역학적으로 유도된 결정립계를 포함하는 이차원 칼코게나이드 박막
LIQUID ALLOY CATALYST, METHOD OF MANUFACTURING SAME AND TWO-DIMENSIONAL CHALCOGENIDE THIN FILM COMPRISING THERMODYNAMICALLY INDUCED GRAIN BOUNDARY IN A SINGLE-LAYER CRYSTAL USING SAME
특허 요약
액상 합금촉매, 그의 제조방법 및 그를 이용한 단층 결정 내 열역학적으로 유도된 결정립계를 포함하는 이차원 칼코게나이드 박막이 개시된다. 상세하게는 알칼리 금속, 전이금속 및 산소를 갖는 합금(alloy)을 포함하고, 이차원 칼코게나이드(chalcogenide)의 박막의 합성에 사용하기 위한 액상 합금촉매를 제공한다. 본 발명은 화학적으로 불균일한 합성 환경을 독립적인 액상 합금촉매를 통하여 균일한 화학적 환경을 안정적으로 제공할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

알칼리 금속, 전이금속 및 산소를 갖는 합금(alloy)을 포함하고,이차원 칼코게나이드(chalcogenide)의 박막의 합성에 사용하기 위한 액상 합금촉매.

2

제1항에 있어서,상기 알칼리 금속이 리튬(Li), 소듐(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb) 및 세슘(Cs)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 합금촉매.

3

제1항에 있어서,상기 전이금속이 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 합금촉매.

4

제1항에 있어서,상기 이차원 칼코게나이드가크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상; 및황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 합금촉매.

5

제1항에 있어서,상기 촉매가 500 내지 900 ℃에서 액체 상태인 것을 특징으로 하는 액상 합금촉매.

6

제5항에 있어서,상기 촉매가 기상-액상-고상 합성법(Vapor-Liquid-Solid, VLS)을 이용한 이차원 칼코게나이드 박막 형성 시 액체상태의 반응 중간체로 작용하여 상기 결정립계의 결함을 제어하는 것을 특징으로 액상 합금촉매.

7

(a) 알칼리 금속 및 산소를 포함하는 유리기판을 제공하는 단계; 및(b) 상기 유리기판과 기체 상태의 전이금속 전구체를 접촉시켜 상기 유리기판 상에 액상의 알칼리 금속, 전이금속 및 산소를 포함하는 액상 합금촉매를 제조하는 단계;를포함하는 이차원 칼코게나이드(chalcogenide)의 박막의 합성에 사용하기 위한 액상 합금촉매의 제조방법.

8

제7항에 있어서,상기 알칼리 금속이 리튬(Li), 소듐(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb) 및 세슘(Cs)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 제조방법.

9

제7항에 있어서,상기 전이금속이 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 제조방법.

10

제7항에 있어서,상기 이차원 칼코게나이드가크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상; 및황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 제조방법.

11

제7항에 있어서,상기 단계 (b)가 500 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막 형성용 촉매의 제조방법.

12

(a') 기판 위에 알칼리 금속, 전이금속 및 산소를 갖는 화합물을 포함하는 용액을 도포하고 건조하여 상기 화합물이 도포된 기판을 제조하는 단계; 및(b') 상기 화합물이 도포된 기판을 승온시켜 액체상태의 알칼리 금속, 전이금속 및 산소를 포함하는 액상 합금촉매를 제조하는 단계;를포함하는 이차원 칼코게나이드(chalcogenide)의 박막의 합성에 사용하기 위한 액상 합금촉매의 제조방법.

13

(1) 알칼리 금속, 전이금속 및 산소를 포함하는 액상 합금촉매를 제조하는 단계; 및(2) 상기 액상 합금촉매와 기체 상태의 칼코겐 전구체를 접촉시켜 전이금속 및 칼코겐 원소를 포함하는 이차원 칼코게나이드를 포함하는 박막을 제조하는 단계;를포함하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

14

제13항에 있어서,상기 이차원 칼코게나이드 박막 형성 시 상기 액상 합금촉매가 전이금속의 균일한 농도 환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

15

제13항에 있어서,상기 이차원 칼코게나이드 박막 형성 시 상기 액상 합금촉매가 상기 이차원 칼코게나이드 결정의 결정립계의 결함을 제어하는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

16

제13항에 있어서,단계 (2)가 기상-액상-고상 합성법(Vapor-Liquid-Solid, VLS)으로 수행되고, 상기 액상 합금촉매가 반응 중간체로 작용하여 상기 결정립계의 결함이 제어되는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

17

제13항에 있어서,상기 단계 (2)가 500 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

18

제13항에 있어서,상기 단계 (2)가(2-1) 상기 액상 합금촉매에 칼코겐 전구체를 접촉시켜 칼코겐 원소가 상기 액상 합금촉매에 용해되는 단계; 및(2-2) 칼코겐 원소가 용해된 합금촉매로부터 전이금속 및 칼코겐 원소를 포함하는 이차원 칼코게나이드가 석출되어 이차원 칼코게나이드 박막을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

19

제13항에 있어서,제1항에 따른 액상 합금촉매가 상기 이차원 칼코게나이드의 결정립계에 고형화되어 위치하는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.

20

제13항에 있어서,상기 이차원 칼코게나이드 박막이 MoS2, WS2, MoSe2 및 WSe2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 칼코게나이드 박막의 제조방법.