패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법, 이를 포함하는 전자 소자의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전자 소자
METHOD OF MANUFACTURING PATTERNED METAL NANOSPHERE ARRAY LAYER, METHOD OF MANUFACTURING ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURED THEREBY
특허 요약
본 발명은 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법, 이를 포함하는 전자 소자의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전자 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 복수의 금속 나노구 입자들이 단층으로 형성되어 있되, 일정간격 서로 이격되어 배열된 하나 이상의 홀을 포함하는 금속 나노구 어레이층을 제조함으로써 이를 전자 소자에 적용 시 근접장의 상호작용을 유도하고 전극 표면의 전자기장을 증폭시켜 플라즈몬 유도 공명에너지 전달 또는 열전자 전달 현상을 향상시킬 수 있다.
청구항
번호청구항
1

표면에 돌출된 나노 기둥 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계; 금속 전구체, 캡핑제 및 용매를 혼합하여 금속 나노구 용액을 제조하는 단계;상기 금속 나노구 용액을 상기 고분자 몰드 상에 나노 기둥 패턴의 기둥 높이 이하로 주입하여 금속 나노구 어레이(array)층을 형성하는 단계; 및상기 금속 나노구 어레이층이 형성된 고분자 몰드 상에 고온박리필름을 적층한 후 상기 고분자 몰드로부터 패턴이 형성된 금속 나노구 어레이층을 박리하는 단계;를 포함하는 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

2

제1항에 있어서,상기 고분자 몰드는 재질이 폴리우레탄 아크릴레이트 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 폴리우레탄 아크릴레이트/폴리에틸렌테레프탈레이트 적층필름인 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

3

제1항에 있어서,상기 고분자 몰드의 나노 기둥 패턴은 기둥의 직경이 100500 nm이고, 높이가 100500 nm이며, 간격이 200~1,000 nm이고, 원형 또는 다각형으로 이루어진 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 금속 전구체는 Au, Fe, Al, Cu, Ag, Ti 및 Pt로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

5

제1항에 있어서,상기 캡핑제는 폴리다이알릴 디메틸암모늄클로라이드, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

6

제1항에 있어서,상기 용매는 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸설폭시드, 디메틸아세트아미드, 에틸렌글리콜, 메탄올 및 에탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

7

제1항에 있어서,상기 금속 나노구 용액의 금속 나노구는 평균입경이 30300 nm이고, 금속 나노구의 표면은 110 nm 두께의 고분자로 코팅되어 있는 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 고온박리필름은 염화비닐, 폴리에스테르, 연질 폴리올레핀 및 실리콘 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 필름 상에 실리콘계, 아크릴계 및 고무계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 점착제가 코팅되어 있는 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

9

제1항에 있어서,상기 고분자 몰드로부터 패턴이 형성된 금속 나노구 어레이층을 박리하는 단계는 3050 ℃에서 15분 동안 수행하는 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

10

제1항에 있어서,상기 금속 나노구 어레이층의 두께는 30~300 nm인 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

11

제1항에 있어서,상기 금속 나노구 어레이층은 복수의 금속 나노구 입자들이 단층으로 형성되고, 원형 또는 다각형으로 이루어지는 하나 이상의 홀을 포함하되 상기 하나 이상의 홀은 1,000 nm 이하의 간격으로 서로 이격되어 배열된 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

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제1항에 있어서,상기 고분자 몰드의 나노 기둥 패턴은 기둥의 직경이 200350 nm이고, 높이가 220400 nm이며, 간격이 450650 nm이고, 원형 또는 다각형으로 이루어지고,상기 금속 나노구 용액의 금속 나노구는 평균입경이 50110 nm이고, 금속 나노구의 표면은 28 nm 두께의 고분자로 코팅되어 있으며,상기 금속 나노구 어레이층의 두께는 52118 nm인 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

13

제1항에 있어서,상기 고분자 몰드의 나노 기둥 패턴은 기둥의 직경이 220300 nm이고, 높이가 240320 nm이며, 간격이 500580 nm이고, 원형 또는 다각형으로 이루어지며,상기 금속 나노구 용액의 금속 나노구는 평균입경이 60100 nm이고, 금속 나노구의 표면은 46 nm 두께의 고분자로 코팅되어 있고,상기 금속 나노구 어레이층의 두께는 64106 nm이고,상기 고분자 몰드로부터 금속 나노구 어레이층을 박리하는 단계는 3245 ℃에서 24분 동안 수행하는 것인 패턴화된 금속 나노구 어레이층의 제조방법.

14

표면에 돌출된 나노 기둥 패턴이 형성된 고분자 몰드를 제조하는 단계; 금속 전구체, 캡핑제 및 용매를 혼합하여 금속 나노구 용액을 제조하는 단계;상기 금속 나노구 용액을 상기 고분자 몰드 상에 나노 기둥 패턴의 기둥 높이 이하로 주입하여 금속 나노구 어레이(array)층을 형성하는 단계; 상기 금속 나노구 어레이층이 형성된 고분자 몰드 상에 고온박리필름을 적층한 후 상기 고분자 몰드로부터 패턴이 형성된 금속 나노구 어레이층을 박리하는 단계; 및기판의 일면에 상기 금속 나노구 어레이층이 접착된 고온박리필름을 전사 인쇄하여 전자 소자를 제조하는 단계;를 포함하는 전자 소자의 제조방법.

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제14항에 있어서,상기 기판은 α-Fe2O3, BiVO4, Mo:BiVO4, Ga2O3, In2O3, Nb2O5, NiO, Sn0, MgO, CuO, CeO2, Co3O4, TiO2, ZnO, VO2, V2O3, SnO2, WO3, MoO3, Cu2O, C3N4, SrTiO3, 그래핀(graphene), 산화그래핀(graphene oxide), 환원된 산화그래핀(reduced graphene oxide), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 질화붕소(boron nitride), PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate)), PTAA(Poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]) 및 sprio-oMETAD(2,2',7,7'-tetrakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 전자 소자의 제조방법.

16

제14항에 있어서,상기 기판은 상기 금속 나노구 어레이층과 대조되는 다른 일면에 형성되는 투명기판을 더 포함하는 것인 전자 소자의 제조방법.

17

제16항에 있어서,상기 투명기판은 금속산화물, 탄소섬유, 실리콘, 고분자, 유리 및 석영으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 지지체 상에 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO: Aluminium-zinc oxide), 산화인듐주석(ITO: indium-tin oxide), 산화아연(ZnO), 황화아연(ZnS), 산화알루미늄주석(ATO: Aluminium-tin oxide), 불소함유 산화주석(FTO: Fluorine-doped tin oxide) 및 인듐-아연 산화물(IZO: indium zinc oxide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전도성 물질이 코팅되어 있는 것인 전자 소자의 제조방법.

18

제14항에 있어서,상기 전자 소자를 제조하는 단계는 50500 ℃에서 160분 동안 열처리하는 것인 전자 소자의 제조방법.

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기판; 및 상기 기판 상에 구비되는 금속 나노구 어레이층;을 포함하고,상기 금속 나노구 어레이층은 복수의 금속 나노구 입자들이 기판 상에 단층으로 형성되고, 원형 또는 다각형으로 이루어지는 하나 이상의 홀을 포함하되 상기 하나 이상의 홀은 1,000 nm 이하의 간격으로 서로 이격되어 배열된 것이고,상기 금속 나노구는 평균입경이 30300 nm이고, 상기 금속 나노구의 표면은 110 nm 두께의 고분자로 이루어진 캡핑제로 코팅되어 있고,상기 캡핑제는 폴리다이알릴 디메틸암모늄클로라이드, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 전자 소자.

20

제19항에 있어서,상기 전자 소자는 디스플레이, 반도체, 트랜지스터, 발광다이오드, 태양전지, 광전기화학전지, 광촉매, 레이저 소자, 메모리, 센서 또는 다이오드인 것인 전자 소자.