후막 반도체성 잉크 document_id A220623065508

수 나노미터에서 수백 나노미터까지의 특징적 크기를 갖는 반도체 나노입자는 광범위하게 연구된 형태의 물질이며, 그 크기 영향력이 벌크 물질의 특성들을 좌우한다. 일반적으로, 특정 물질 및 그의 적용에 따라, 하기 3가지 상이한 크기-관련 현상이 나노입자들의 전자, 광학, 열적 및 기계적 특성들을 변화시킬 수 있다: 1. 공지된 벌크 상(phases)과 비교되는 상이한 구조 및 조성; 2. 표면 상태 및 공정을 좌우하는, 벌크 상에 비교되는 입자의 보다 높은 표면 대 체적 비율; 및 3. 물체의 크기가 기본 여기(fundamental excitation)(전자 상태, 광 파장 또는 포논(phonon) 여기)의 파장 및 간섭 길이(coherence length)와 같거나 이보다 작은 경우의 양자 구속 효과. 이러한 입자를 사용하는 여러 반도체 잉크가 개시되어 있다. 예를 들어, 매트릭스 또는 결합제에 무작위로 분산된 반도체성 입자를 포함하는 유기 반도체성 잉크, 및 반도체성 입자가 상호연결 구조를 형성하는 무기 반도체성 잉크가 공지되어 있다. 이러한 분야에서, 결합제 또는 매트릭스 물질은 아세톤, 클로로포름 또는 톨루엔과 같은 용이하게 입수할 수 있는 용매에 가용성인 중합체인 것이 흔하다. 일반적인 예로는 절연체인 폴리스티렌 및 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB), 및 단리된 입자 간 전하 수송을 허용하는 컨쥬게이트된 홀 컨덕터(hall conductor)인 폴리티오펜이 있다. 본 발명의 목적은 반도체 입자를 포함하는 대안적인 인쇄가능한 조성물을 제공하는 것이다. 발명의 요약 본 발명에 따르면, 소정량의 미립 반도체 물질과 소정량의 결합제를 혼합하는 것을 포함하는, 인쇄가능한 조성물을 제조하는 방법으로서, 결합제가 천연 오일을 포함하는 자가 중합 물질, 또는 이의 유도체 또는 합성 유사체인 방법이 제공된다. 결합제는 천연 오일, 또는 순수한 불포화 지방산, 모노- 및 디-글리세라이드, 또는 상응하는 지방산의 메틸 및 에틸 에스테르를 포함하는 천연 오일의 유도체로 구성된 전구물질의 자가 중합에 의해 형성된 천연 중합체를 포함할 수 있다. 결합제는 건식 오일 또는 반건식 오일, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 건식 오일은 하나 또는 그 초과의 옥타데칸산, 옥타데카디엔산, 및/또는 옥타데카트리엔산을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 건식 오일은 아마인유 또는 동유(tung oil)이다. 반건식 오일의 경우에, 오일은 예를 들어, 대두유, 목화씨유, 캐스터유일 수 있다. 결합제는 옥타데카디엔산 또는 옥타데카트리엔산, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 결합제는 리놀렌산 또는 리놀산일 수 있다. 상기 방법은 결합제를 용매, 예컨대, 에탄올, 아세톤 또는 락커 시너(lacquer thinner)와 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 조성물은 결합제 및 입자를 포함하는 락커로서 기재에 도포되거나, 결합제, 입자 및 용매를 포함하는 바니시(varnish)로서 도포될 수 있다. 바람직하게는, 결합제에 대한 미립 반도체 물질의 부피비는 50% 초과, 보다 바람직하게는 80% 초과이다. 미립 반도체 물질의 입도는 5nm 내지 10마이크론 범위, 바람직하게는 50nm 내지 500nm 범위이다. 일반적인 예에서, 상기 입도 범위는 100 내지 300nm일 수 있다. 상기 방법의 바람직한 구체예에서, 미립 반도체 물질은 실리콘을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 규정된 바와 같은 인쇄가능한 조성물을 제조하고, 인쇄가능한 조성물을 기재에 도포하고, 인쇄가능한 조성물을 경화시켜 기재 상의 부품 또는 컨덕터(conductor)를 형성하는 것을 포함하는, 전기 부품 또는 컨덕터를 제조하는 방법이 제공된다. 인쇄가능한 조성물은 단층 도포 또는 다층으로 도포되어 목적하는 특징을 갖는 전자 부품을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 인쇄가능한 조성물은 대기 조건(ambient conditions) 하에서 경화될 수 있다. 기재는 강성(rigid)이거나 가요성일 수 있으며, 예를 들어, 금속, 유리, 플라스틱, 및 종이일 수 있다. 인쇄가능한 조성물은 두께가 0.1 내지 500 마이크론 범위인 층으로 도포될 수 있다. 일반적으로, 상기 층의 두께는 약 100 마이크론이다. 본 발명은 인쇄가능한 조성물, 및 각각의 방법에 의해 제조된 전자 부품 또는 컨덕터에까지 연장된다. 도면의 간단한 설명 도 1a는 본 발명의 제 1 구체예에 따라 기재에 증착된 결합제층 내에 분산된 반도체 입자를 도시한 개략적인 단면도이다. 도 1b는 본 발명의 제 2 구체예에 따라 기재에 증착된 결합제층 내 반도체 입자의 상호연결 망상구조를 도시한, 도 1a와 유사한 개략적인 단면도이다. 도 1c는 본 발명의 제 3 구체예에 따라 기재에 증착된 결합제층의 저부에 응집된 반도체 입자를 도시한 도 1a 및 도 1b와 유사한 개략적인 단면도이다. 도 1d는 본 발명의 제 4 구체예에 따라 기재에 증착된 결합제층의 상부에 응집된 반도체 입자를 도시한 도 1a 내지 도 1c와 유사한 개략적인 단면도이다. 도 2는 본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 천연 오일의 개략도이다. 도 3은 상이한 결합제 물질을 사용하는 본 발명의 발명에 따라 제조된 쇼트키 다이오드(Schottky diode)의 특징적인 곡선을 도시한 그래프이다. 도 4는 트랜지스터 시험 구조물에서의 인가된 게이트 전위에 따라, 결합제로서 리놀산 및 리놀렌산을 사용하는 실리콘 잉크로부터 제조된 반도체성 층의 전도도를 도시한 그래프이다.