2D 물질기반 파장선택성 광센서 및 그의 제조방법
2-D MATERIAL BASED WAVELENGTH SELECTIVE PHOTODETECTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
특허 요약
본 발명은 금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막; 상기 금속 칼코겐 박막 상에 형성되고, 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층;을 포함하고 상기 금속 칼코겐 화합물 1은 상기 금속 칼코겐 화합물 2와 다른 화합물인 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체에 관한 것으로, 본 발명의 이종접합 금속 칼코겐 복합체, 그를 포함하는 전자소자 및 그의 제조방법에 따르면 저렴한 비용 및 간단한 공정을 통해 제조된 각각 다른 영역의 광흡수 영역을 갖는 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용함으로써 하나의 소재를 기반으로 하는 각각의 다른 파장대의 빛을 흡수하는 컬러필터 프리 이미지 센서 제작이 가능한 효과가 있다.
청구항
번호청구항
1

금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막;상기 금속 칼코겐 박막 상에 형성되고, 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층;을 포함하고, 상기 금속 칼코겐 화합물 1은 상기 금속 칼코겐 화합물 2와 서로 다른 화합물이고,상기 금속 칼코겐 화합물 1이 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하고, 상기 금속 칼코겐 화합물 2가 황화은(Ag2S)을 포함하는 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체.

2

제1항에 있어서,상기 이종접합층이 금속 칼코겐 화합물 2를 갖는 다수의 덴드라이트 또는 다수의 나노와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.

3

삭제

4

제1항에 있어서,상기 이종접합층이 금속 나노입자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.

5

제4항에 있어서,상기 금속 나노입자가 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.

6

제1항에 있어서,상기 금속 칼코겐 박막이 고분자 1로 표면처리된 일면을 포함하고,상기 이종접합층이 상기 표면처리된 일면 상에 나노와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.

7

제6항에 있어서,상기 고분자 1이 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴릭에시드(PAA) 및 폴리카프롤락톤(PCL) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체.

8

제 1항에 따른 이종접합 금속 칼코겐 복합체; 및상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 형성된 전극;을포함하는 전자소자.

9

제8항에 있어서,상기 전자소자가 광검출기, 전계효과 트랜지스터, 캐퍼시터, 발광 다이오드, 광센서 및 이미지 센서 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자소자.

10

제9항에 있어서,상기 전자소자가 상기 광검출기이고,상기 광검출기가 전체 광파장 중 원하는 파장을 선택적으로 검출하기 위한 것을 특징으로 하는 전자소자.

11

(a) 금속 칼코겐 화합물 1을 포함하는 금속 칼코겐 박막을 제조하는 단계; 및(b) 금속 칼코겐 전구체를 반응시켜 상기 금속 칼코겐 박막 상에 금속 칼코겐 화합물 2를 포함하는 이종접합층을 형성하는 단계; 를 포함하고,상기 금속 칼코겐 화합물 1이 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하고, 상기 금속 칼코겐 화합물 2가 황화은(Ag2S)을 포함하는 것인, 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

12

제11항에 있어서,상기 금속 칼코겐 전구체가 Ag을 포함하는 질화물(nitrate), 염화물(chloride) 및 수산화물(hydroxide) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

13

제11항에 있어서, 상기 금속 칼코겐 전구체의 농도가 10 내지 5,000 mM인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

14

삭제

15

제11항에 있어서, 단계 (a) 이후에(a') 상기 금속 칼코겐 박막을 고분자 1로 표면처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

16

제11항에 있어서, 단계 (a)가(a-1) 고분자 2와 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체를 포함하는 고분자-전구체 용액을 제조하는 단계;(a-2) 상기 고분자-전구체 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및(a-3) 상기 고분자-전구체 용액이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

17

제16항에 있어서,상기 고분자 2가 폴리알킬렌이민인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

18

제17항에 있어서,상기 폴리알킬렌이민이 선형 폴리알킬렌이민, 가지형 폴리알킬렌이민 및 덴드리머형 폴리알킬렌이민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

19

제18항에 있어서,상기 선형 폴리알킬렌이민이 구조식 1로 표시되는 고분자이고, 상기 가지형 폴리알킬렌이민이 구조식 2로 표시되는 고분자이고, 상기 덴드리머형 폴리알킬렌이민이 구조식 3으로 표시되는 고분자인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.[구조식 1]상기 구조식 1에서,m은 반복단위의 반복수이고,p는 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,상기 구조식 1로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고,[구조식 2]상기 구조식 2에서,R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 C2 내지 C5의 아미노알킬기이고,m 및 n은 각각 반복단위의 반복수이고,p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,상기 구조식 2로 표시되는 고분자의 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000이고, [구조식 3]상기 구조식 3에서,R3 내지 R18은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자, 또는 C1 내지 C5의 아미노알킬기이고,p는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수 중 어느 하나이고,상기 구조식 3으로 표시되는 고분자의 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000이다.

20

제16항에 있어서,상기 고분자 2가 L-PEI(linear-polyethyleneimine)인 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

21

제16항에 있어서,상기 금속 칼코겐 화합물 1의 전구체가 Mo, W, Sn, Bi 및 Sb로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속과 S, Se 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 제조방법.

22

제11항의 제조방법에 따라 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 제조하는 단계; 및상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체의 이종접합층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 전자 소자의 제조방법.

23

제22항에 있어서,상기 전자 소자의 제조방법이 2차원 물질 기반의 상기 이종접합 금속 칼코겐 복합체를 사용하여 파장 선택적 광흡수 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 제조방법.