線状ナノ材料の製造方法及びこれによる線状ナノ材料、線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板
【課題】壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法、これによる線状ナノ材料、その線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板を提供する。
【解決手段】本発明による線状ナノ材料の製造方法は、直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と；気相の有機物質を導入して、前記孔隙内に線状ナノ材料を形成する工程と；を含むことを特徴とする。また、本発明の線状ナノ材料は、直径が２００ｎｍ以下であり、内部が空いているチューブ形状のシェルと、前記シェルの内部に形成されているコアとを含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明による線状ナノ材料の製造方法は、直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と；気相の有機物質を導入して、前記孔隙内に線状ナノ材料を形成する工程と；を含むことを特徴とする。また、本発明の線状ナノ材料は、直径が２００ｎｍ以下であり、内部が空いているチューブ形状のシェルと、前記シェルの内部に形成されているコアとを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状ナノ材料の製造方法及びこれによる線状ナノ材料、線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板に関する。さらに詳しくは、気相の有機物質を利用した線状ナノ材料の製造方法及びこれによる線状ナノ材料、線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、高分子ナノチューブ及び高分子ナノワイヤー等の有機線状ナノ材料がナノサイズトランジスタ、センサー、分子ワイヤー、電界放出表示装置等多様な応用分野において大きな関心を集めている。
従来は、無機鋳型（テンプレート）または有機鋳型を利用した溶液重合法（solution-based polymerization）で有機線状ナノ材料を製造していた（例えば、特許文献１）。しかし、溶液重合では、毛細管凝縮現象と、単量体と鋳型との間の強い界面張力によって、有機線状ナノ材料の壁厚さを調節することなどが難しいという問題があった。特に、多層の有機線状ナノ材料を製造する工程では、液状単量体の段階的注入による鋳型の孔隙詰り現象によって有機線状ナノ材料の壁厚さの調節がさらに難しくなる。
【特許文献１】韓国特許公開２００４−１０４２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記本発明の目的は、直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型（ｔｅｍｐｌａｔｅ）を設ける工程と；気相の有機物質を導入して、前記孔隙内に線状ナノ材料を形成する工程と；を含む線状ナノ材料の製造方法によって達成される。
前記有機物質の導入は真空状態で行われるのが好ましい。
前記有機物質は液状の前記有機物質から蒸発されて導入されるのが好ましい。
【０００５】
前記有機物質と異なる追加の有機物質を導入する工程をさらに含むのが好ましい。
前記有機物質は、メチルメタクリレート（metylmethacrylate）、スチレン（styrene）、ジビニルベンゼン（divinylbenzene）、ビニルフェノール（vinylphenol）、ピロール（pyrrole）、アニリン（aniline）、チオフェン（thiophene）、ペンタセン（pentacene）及びルブレン（rubrene）からなる群より選択される１種以上の化合物を含むのが好ましい。
【０００６】
前記有機物質は、有機半導体を構成する低分子物質であり、前記線状ナノ材料は低分子凝集体（assembly）であるのが好ましい。
前記有機物質はペンタセン及びルブレンのうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記有機物質はモノマーであり、前記モノマーを前記孔隙内で重合する工程をさらに含むのが好ましい。
【０００７】
前記重合は５０〜２００℃で行われるのが好ましい。
前記有機物質を導入する前に、前記孔隙内に開始剤を導入する工程をさらに含むのが好ましい。
前記開始剤はラジカル重合開始剤であるのが好ましい。
前記有機物質は、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン及びビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物を含むのが好ましい。
【０００８】
前記開始剤は、ＡＩＢＮ（２，２’−イゾビスイソブリトニトリル、azobisisobutyronitrile）及び／又はＢＰＯ（ベンゾイルパーオキシド、benzoyl peroxide）を含むのが好ましい。
前記開始剤は酸化剤であるのが好ましい。
前記有機物質は、ピロール、アニリン及びチオフェンのうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
【０００９】
前記開始剤はＦｅＣｌ3を含むのが好ましい。
前記鋳型は酸化アルミニウム膜（anodic aluminum oxide membrane）からなるのが好ましい。
前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程をさらに含むのが好ましい。
前記鋳型は酸化アルミニウム膜からなっており、前記線状ナノ材料と前記鋳型との分離は、前記鋳型をエッチングを通じて除去して行われるのが好ましい。
【００１０】
前記鋳型のエッチングには水酸化ナトリウム及び塩酸のうちの少なくともいずれか一つを使用するのが好ましい。
前記孔隙内に形成された前記線状ナノ材料は、コアと、前記コアを囲んでいるチューブ形状のシェルとを含み、前記シェルの両端部を除去する工程をさらに含むのが好ましい。
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体であるのが好ましい。
【００１１】
前記シェルの両端部の除去は、前記鋳型内に形成された前記線状ナノ材料の両端に前記シェルを選択的に溶解させる溶媒を導入して行われるのが好ましい。
前記溶媒は、アセトン及び／又はメチレンクロライドのうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記本発明の目的は、直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と；前記孔隙内に開始剤を導入する工程と；前記孔隙内に気相のモノマーを導入し重合して線状ナノ材料を形成する工程と；前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程と；を含む線状ナノ材料の製造方法によっても達成されることができる。
【００１２】
前記モノマーは液状の前記モノマーから蒸発されて導入されるのが好ましい。
前記本発明の他の目的は、直径が２００ｎｍ以下であり、内部が空いているチューブ形状のシェルと；前記シェルの内部に形成されているコアと；を含む線状ナノ材料によって達成される。
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは伝導性高分子からなるのが好ましい。
【００１３】
前記伝導性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは有機半導体であるのが好ましい。
前記有機半導体は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
【００１４】
前記シェルと前記コアのうちのいずれか一つは有機絶縁体であるのが好ましい。
前記有機絶縁体は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
前記シェルは有機絶縁体であり、前記コアは有機半導体であるのが好ましい。
【００１５】
前記シェルは前記コアの両端部で除去されているのが好ましい。
前記コアはソリッドタイプであるのが好ましい。
前記コアと前記シェルの間に形成されている追加のシェルをさらに含むのが好ましい。
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体であり、前記追加のシェルは伝導性高分子であるのが好ましい。
【００１６】
前記コアはソリッドタイプであるのが好ましい。
前記本発明の他の目的は、有機半導体コアと；前記有機半導体コアを囲んでいる有機絶縁体シェルと；前記有機絶縁体シェルを囲んでおり、直径が２００ｎｍ以下である伝導性高分子シェルと；を含む線状ナノ材料によっても達成される。
前記有機半導体コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
【００１７】
前記有機絶縁体シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
前記伝導性高分子シェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物からなっており、ドーピングされているのが好ましい。
【００１８】
前記本発明のまた他の目的は、チューブ形状であり有機絶縁体からなるシェル、及び前記シェルの内部に形成されており有機半導体からなるコアを含み、両端部の前記有機半導体層が露出されている直径２００ｎｍ以下の線状ナノ材料と；前記シェルによって覆われている前記コアに対応するゲート電極と；前記コアの一端部に連結されているソース電極と；前記コアの他端部に連結されているドレイン電極と；を含む薄膜トランジスタ基板によって達成される。
【００１９】
前記ゲート電極は前記シェルに接しているのが好ましい。
前記コアはソリッドタイプであるのが好ましい。
前記線状ナノ材料は、前記シェルを収容するチューブ形状であり伝導性高分子からなる追加のシェルをさらに含むのが好ましい。
前記ゲート電極は前記追加のシェルに接しているのが好ましい。
【００２０】
前記追加のシェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
前記コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
前記シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
【００２１】
本発明で使用される‘線状ナノ材料’は、中空のチューブタイプの‘ナノチューブ’、ソリッドタイプの‘ナノワイヤー（ナノ繊維）’の全てを包含する。
‘線状ナノ材料’が多重層である場合、‘シェル’は中空の線状ナノ材料をいい、‘コア’は最も内部に位置した線状ナノ材料をいう。‘コア’はチューブタイプであってもよいし、ソリッドタイプであってもよい。
【００２２】
線状ナノ材料が多重層でない単一層からなる場合、その単一層を‘コア’と表現し、そのとき、‘コア’は中空のものであってもよいし、ソリッドタイプであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法が提供される。
また、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料が提供される。
さらに、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
いろいろな実施形態において同一な構成要素に対しては同一な参照番号を付与し、同一な構成要素については第１実施形態で代表的に説明し他の実施形態では省略できる。
図１及び図２は本発明による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。本発明による線状ナノ材料の製造方法は高分子線状ナノ材料を製造する方法と低分子線状ナノ材料を製造する方法を含む。
【００２５】
図１は気相重合法で高分子線状ナノ材料を製造する方法を示す。
まず、（ａ）のように、複数の孔隙１１０が形成されている鋳型１００を設ける。孔隙１１０の直径ｄ１は２００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以下としてもよい。鋳型１００は、これに限定されないが、酸化アルミニウム膜（特に、陽極酸化アルミニウム膜）であることが好ましく、厚さｄ２は数十μｍ程度である。
【００２６】
次に、（ｂ）のように開始剤１５１を孔隙１１０内に導入する。開始剤１５１はラジカル重合または酸化還元重合を開始させる。ラジカル重合を開始させる場合、開始剤１５１は、これに限定されないが、ＡＩＢＮまたはＢＰＯとすることができ、酸化還元重合を開始させる場合、これに限定されないが、開始剤１５１はＦｅＣｌ3または過酸化水素とすることができる。
【００２７】
開始剤１５１は、溶媒に溶けた状態で孔隙１１０内に導入するか、気相で孔隙１１０内に導入することができる。
次いで、（ｃ）のように雰囲気を真空とし、このために鋳型１００を真空チャンバーまたは真空が可能なガラス容器に位置させる。真空はモノマー１５２が蒸発するのに有利である。真空は、これに限定されないが、１０〜２Ｔｏｒｒ以下であるのが好ましい。
【００２８】
次に、（ｄ）のように気相のモノマー１５２を孔隙１１０内に導入する。モノマー１５２が常温で液状または固状である場合、真空と加熱を通じて気化させる。モノマー１５２は、これに限定されないが、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノール、ピロール、アニリン、チオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物であることが好ましい。具体的には、ラジカル重合を開始する開始剤１５１の場合、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノールとすることができ、酸化還元重合を開始する開始剤１５１の場合、ピロール、アニリン、チオフェンとすることができる。
【００２９】
続いて、（ｅ）のようにモノマー１５２を重合して、高分子からなる線状ナノ材料１５０を製造する。重合過程で、鋳型１００はモノマー１５２の種類によって５０〜２００℃で加熱されることができる。線状ナノ材料１５０は、モノマー１５２の種類によって、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノール、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェン等となる。
【００３０】
このうち、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノールは有機絶縁体となり、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンはドーピングの程度によって有機半導体または伝導性高分子となる。
ピロール、アニリン、チオフェンをＦｅＣｌ3を開始剤として用いて酸化還元重合する場合、ＦｅＣｌ3を一定の水準以上に用いると、ＦｅＣｌ3の塩素がドーパントとなって、生成される高分子にドーピングされて伝導性を付与する。反対に、ＦｅＣｌ3を一定の水準以下に用いると、生成される高分子は伝導性を有さずに、有機半導体となる。
【００３１】
これとは異なり、伝導性高分子ナノチューブの場合、直径が小いほど伝導体から半導体を経て不導体に変化する現象が報告されたことがあり、これは有効共役長（effective conjugation length）の変化と関連すると知られている。このような性質を利用して伝導性高分子と有機半導体を製造することもできる。
図示された線状ナノ材料１５０はチューブタイプであるが、投入されるモノマー１５２の量を増加させるとソリッドタイプに製造することもできる。線状ナノ材料１５０の太さは孔隙１１０の直径に対応する。
【００３２】
その後、線状ナノ材料１５０を鋳型１００から分離する。鋳型１００が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型１００を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１５０と鋳型１００とを分離する。必要に応じて、分離過程を経ずに、孔隙１１０に線状ナノ材料１５０が形成されている鋳型１００自体を利用することもできる。
以上説明した気相蒸着法による高分子線状ナノ材料の製造方法を実験例を通じてさらに詳しく説明する。次の実験例ではポリピロールナノチューブが製造される。
【００３３】
１００ｎｍ直径の孔隙を有し厚さが６０μｍであるアルミニウム膜を有する鋳型を０．２１ＭのＦｅＣｌ3水溶液に十分に浸した後、取り出して水を蒸発させた。その後、形成されるポリピロールナノチューブの詰りと相互連結される現象を防止するために、鋳型の孔隙以外に上面と下面に残っているＦｅＣｌ3を紙やすりなどを用いて除去した。
その後、鋳型を、シーリング装置とモノマー注入管を有する１００ｍＬ反応容器に移した。反応容器内部を１０〜２Ｔｏｒｒ以下に常温で減圧させた後、ピロール単量体０．１ｍＬ〜０．３ｍＬ程度をピペットを用いて入れる。単量体は減圧下で飽和蒸気圧になるまで常温でも蒸発させるが、全て蒸発させるために７０℃程度で加熱する。
【００３４】
蒸発されたピロールは重合が行われて孔隙内にポリピロールナノチューブが形成され、鋳型の色は白色から黒色に変わる。約１２時間後、温度を低くして、真空を解除する。その後、ポリピロールナノチューブを含む鋳型を３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液でエッチングして除去する。鋳型の塩は水溶液に溶け、ポリピロールナノチューブは沈殿する。沈殿したポリピロールナノチューブは常温で真空乾燥して回収する。
【００３５】
図２は気相蒸着法で低分子線状ナノ材料を製造する方法を示す。
まず、（ａ）のように複数の孔隙１１０が形成されている鋳型１００を設ける。孔隙１１０の直径ｄ１は２００ｎｍ以下とすることができ、１００ｎｍ以下であってもよい。鋳型１００は、これに限定されないが、酸化アルミニウム膜とすることができ、厚さｄ２は数十μｍ程度である。
【００３６】
次に、（ｂ）のように雰囲気を真空とし、このために鋳型１００を真空チャンバーまたは真空が可能なガラス容器に位置させる。真空は低分子物質１６１が蒸発するのに有利である。真空は、これに限定されないが、１０〜２Ｔｏｒｒ以下であるのが好ましい。
次いで、（ｃ）のように気相の低分子物質１６１を孔隙１１０内に導入する。低分子物質１６１が常温で液状または固状である場合、真空と加熱を通じて気化させる。低分子物質とは、いわゆる有機半導体を構成し得る化合物であり、通常、複数（例えば、２〜３０程度）のベンゼン環が縮合されて構成されるものの全てを包含する。具体的には、ペンタセン及びルブレンが挙げられる。
【００３７】
その次に、（ｄ）のように孔隙１１０内に低分子物質１６１を蒸着させて、低分子凝集体である低分子線状ナノ材料１６０を製造する。蒸着過程で、鋳型１００は低分子物質１６１の種類によって加熱することができる。線状ナノ材料１６０は低分子物質１６１の種類によってペンタセンまたはルブレンなどの有機半導体となる。
【００３８】
図示された線状ナノ材料１６０はチューブタイプであるが、投入される低分子物質１６１の量を増加させるとソリッドタイプに製造することもできる。線状ナノ材料１６０の太さは孔隙１１０の直径に対応する。
その後、線状ナノ材料１６０を鋳型１００から分離する。鋳型１００が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型１００を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１６０と鋳型１００とを分離する。必要に応じて、分離過程を経ずに、孔隙１１０に線状ナノ材料１６０が形成されている鋳型１００自体を利用することもできる。
【００３９】
前述した線状ナノ材料の製造方法は次のような長所を有する。
第一に、高分子線状ナノ材料製造時、従来の液状重合法と異なり気相重合法を用いるので、溶媒が必要でなく、重合後に回収過程が必要でない。第二に、気相重合法及び及び気相蒸着法を用いるので、線状ナノ材料の厚さの調節が容易である。第三に、厚さの調節が容易であるので、さらに柔らかく均一な表面及び界面を有する多重線状ナノ材料を製造することができる。
【００４０】
図３ａ〜図３ｆはそれぞれ本発明の第１〜第６実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
図３ａに示した第１実施形態による線状ナノ材料１０ａはチューブタイプのコア１１の単一層からなっている。コア１１は気相重合法で作られた有機半導体、有機絶縁体または伝導性高分子とすることができ、気相蒸着法で作られた有機半導体とすることもできる。
【００４１】
図３ｂに示した第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂは２層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１と、コア１１を囲んでいるシェル１２とからなっている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
図３ｃに示した第３実施形態による線状ナノ材料１０ｃは２層で構成されており、チューブタイプのコア１１と、コア１１を囲んでいるシェル１２とからなっている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４２】
図３ｄに示した第４実施形態による線状ナノ材料１０ｄは３層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１、コア１１を順に囲んでいる第１シェル１２、第１シェル１２を囲んでいる第２シェル１３からなっている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、第１シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体、第２シェル１３は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４３】
図３ｅに示した第５実施形態による線状ナノ材料１０ｅは２層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１と、コア１１を囲んでいるシェル１２とからなっている。コア１１の両端でシェル１２が除去されて、コア１１が外部に露出されている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４４】
図３ｆに示した第６実施形態による線状ナノ材料１０ｆは３層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１、コア１１を順に囲んでいる第１シェル１２、第１シェル１２を囲んでいる第２シェル１３からなっている。コア１１の両端で第１シェル１２と第２シェル１３が除去されて、コア１１が外部に露出されている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、第１シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体、第２シェル１３は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４５】
第５実施形態及び第６実施形態による線状ナノ材料１０ｅ、１０ｆは、有機半導体であるコア１１の両端が露出していて、線状ナノ材料１０ｅ、１０ｆを薄膜トランジスタに利用する場合、ソース電極及びドレイン電極との連結のための別途の絶縁膜パターニング工程を省略することができる。
本発明による線状ナノ材料は前述の実施形態に限られない。例えば、４層以上の線状ナノ材料も可能であり、コアとシェルの構成成分も多様に変形できる。
【００４６】
以下、本発明の実施形態による線状ナノ材料の製造方法を詳しく説明する。
図４ａ及び図４ｂを参照して、２層からなる本発明の第２及び第３実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明する。説明のために、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃのコア１１は有機半導体、これを囲むシェル１２は有機絶縁体とする。図４ａはコア１１を成す有機半導体を気相重合法で製造する場合のフローチャートであり、図４ｂはコア１１を成す有機半導体を気相蒸着法で製造する場合のフローチャートである。
【００４７】
図４ａを参照して、コア１１が高分子である線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃの製造方法を説明する。
まず、直径が２００ｎｍ以下である複数の孔隙が形成されている鋳型に第１開始剤を導入する（Ｓ１００）。第１開始剤はラジカル重合反応を開始できるＡＩＢＮまたはＢＰＯであり、鋳型をＡＩＢＮ溶液またはＢＰＯ溶液に浸漬する方法などで導入されることができる。
【００４８】
次に、第１モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ２００）。
次いで、第１モノマーを導入し、重合して孔隙内にシェル１２を形成する（Ｓ３００）。第１モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン及びビニルフェノールのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールのうちのいずれか一つからなるシェル１２が形成される。この時、シェル１２がソリッド形状にならないように第１モノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。シェル１２の形成後、気相の第１モノマーが残留する場合、真空を利用して第１モノマーを除去する。
【００４９】
続いて、シェル１２が形成されている孔隙内に第２開始剤を導入する（Ｓ４００）。
第２開始剤は酸化還元重合を開始できるＦｅＣｌ3とする。この時、ＦｅＣｌ3は生成されるコア１１が伝導性高分子にならないように一定の水準以下に導入する。
次に、第２モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ５００）。
続いて、第２モノマーを投入し、重合してシェル１２内部にコア１１を形成する（Ｓ６００）。第２モノマーとしてはピロール、アニリン）、チオフェンのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンのうちのいずれか一つからなるコア１１が形成される。
【００５０】
これによって、孔隙内で線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃが完成される。コア１１がソリッドタイプであれば第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂが形成され、コア１１がチューブタイプであれば第３実施形態による線状ナノ材料１０ｃが形成され、これは第２モノマーの導入量、重合時間、重合条件などによって決定される。
最後に、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する（Ｓ７００）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングして除去し、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する。
以上説明したコアが高分子である線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃの製造方法を実験例を通じてさらに詳しく説明する。次の実験例では、シェルはポリメチルメタクリレートであり、コアはソリッドタイプのポリピロールである。
【００５１】
１００ｎｍ直径の孔隙を有し厚さが６０μｍであるアルミニウム膜鋳型をＡＩＢＮ／ヘプタン溶液に浸漬した後、乾燥する。その後、鋳型の孔隙以外に上面と下面に残っているＡＩＢＮを紙やすりなどを用いて除去した。
その後、鋳型をシーリング装置とモノマー注入管を有する１００ｍＬ反応容器に移した。反応容器内部を１０〜２Ｔｏｒｒ以下に減圧させた後、メチルメタクリレートモノマーを０．２ｍＬ注入した後、７０℃で加熱した。蒸発したメチルメタクリレートモノマーは重合が行われてポリメチルメタクリレートシェルを形成する。
【００５２】
その後、孔隙内にポリメチルメタクリレートシェルが形成されている鋳型を０．１モルのＦｅＣｌ3水溶液に浸漬し、乾燥する。
反応容器内部を１０〜２Ｔｏｒｒ以下に減圧させた後、ピロールモノマー０．４ｍＬをピペットを用いて入れ、７０℃程度で加熱する。蒸発したピロールは重合が行われポリメチルメタクリレートシェル内にソリッドタイプのポリピロールコアを形成する。約１２時間後に、温度を低くして真空を解除し、線状ナノ材料を含む鋳型を３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液でエッチングして除去する。鋳型の塩は水溶液に溶け、線状ナノ材料は沈殿する。沈殿した線状ナノ材料は常温で真空乾燥して回収する。
【００５３】
図４ｂを参照して、コア１１が低分子物質である線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃの製造方法を説明する。
まず、直径が２００ｎｍ以下である複数の孔隙が形成されている鋳型に開始剤を導入する（Ｓ１０１）。開始剤はラジカル重合反応を開始できるＡＩＢＮまたはＢＰＯであり、鋳型をＡＩＢＮ溶液またはＢＰＯ溶液に浸漬する方法などで導入されることができる。
【００５４】
次に、モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空とする（Ｓ２０１）。
次いで、モノマーを投入し重合して、孔隙内にシェル１２を形成する（Ｓ３０１）。モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノールのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノールのうちのいずれか一つからなるシェル１２が形成される。この時、シェル１２がソリッド形状にならないようにモノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。シェル１２の形成後、残留する気相のモノマーが存在する場合、真空を利用して気相のモノマーを除去する。
【００５５】
次に、気相の低分子物質をシェル１２が形成されている孔隙内に導入し、蒸着してコア１１を形成する（Ｓ４０１）。低分子物質はペンタセン及びルブレンのうちの一つとすることができ、コア１１もペンタセン及びルブレンのうちの一つとすることができる。これによって、孔隙内に線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃが完成される。コア１１がソリッドタイプであれば第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂが形成され、コア１１がチューブタイプであれば第３実施形態による線状ナノ材料１０ｃが形成され、これは低分子物質の導入量、重合時間、重合条件などによって決定される。
【００５６】
最後に、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する（Ｓ５０１）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する。
図５ａ及び図５ｂを参照して本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明する。説明のために、線状ナノ材料１０ｄのコア１１は有機半導体、第１シェル１２は有機半導体、第２シェル１３は伝導性高分子であるとする。図５ａはコア１１を成す有機半導体を気相重合法で製造する場合のフローチャートであり、図５ｂはコア１１を成す有機半導体を気相蒸着法で製造する場合のフローチャートである。
【００５７】
図５ａを参照して、コア１１が高分子である線状ナノ材料１０ｄの製造方法を説明する。
まず、直径が２００ｎｍ以下である複数の孔隙が形成されている鋳型に第１開始剤を導入する（Ｓ１０３）。第１開始剤は酸化還元重合を開始できるＦｅＣｌ3である。この時、ＦｅＣｌ3は生成される第２シェル１３が伝導性高分子になるように一定の水準以上に導入する。
【００５８】
次に、第１モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ２０３）。
次いで、第１モノマーを投入し重合して、孔隙内に第２シェル１３を形成する（Ｓ３０３）。第１モノマーとしてはピロール、アニリン、チオフェンのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンのうちのいずれか一つからなっており、伝導性を有する第２シェル１３が完成される。この時、第２シェル１３がソリッド形状にならないように第１モノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。第２シェル１３の形成後、気相の第１モノマーが残留する場合、真空を利用して第１モノマーを除去する。
【００５９】
続いて、第２シェル１３が形成されている孔隙内に第２開始剤を導入する（Ｓ４０３）。第２開始剤はラジカル重合反応を開始できるＡＩＢＮまたはＢＰＯであり、鋳型をＡＩＢＮ溶液またはＢＰＯ溶液に浸漬する方法などで導入することができる。
次に、第２モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ５０３）。
次いで、第２モノマーを投入し重合して、第２シェル１３内に第１シェル１２を形成する（Ｓ６０３）。第２モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノールのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノールのうちのいずれか一つからなる第１シェル１２が形成される。この時、第１シェル１２がソリッド形状にならないように第２モノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。第１シェル１２の形成後、気相の第２モノマーが残留する場合、真空を利用して第２モノマーを除去する。
【００６０】
次に、第１シェル１２が形成されている孔隙内に第３開始剤を導入する（Ｓ７０３）。第３開始剤は酸化還元重合を開始できるＦｅＣｌ3である。この時、ＦｅＣｌ3は生成されるコア１１が伝導性高分子にならないように一定の水準以下に導入する。
続いて、第３モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ８０３）。
【００６１】
次いで、第３モノマーを投入し重合して、第１シェル１２内部にコア１１を形成する（Ｓ９０３）。第３モノマーとしてはピロール、アニリン、チオフェンのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンのうちのいずれか一つからなるコア１１が形成される。これによって、孔隙内に線状ナノ材料１０ｄが完成される。
【００６２】
最後に、線状ナノ材料１０ｄと鋳型とを分離する（Ｓ１００３）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料と鋳型とを分離する。
図５ｂを参照して、コア１１が低分子物質である線状ナノ材料１０ｄの製造方法を説明する。
【００６３】
第２シェル１３と第１シェル１２を形成する過程（Ｓ１０４ないしＳ６０４）は図５ａで説明したものと同一である。
第１シェル１２を形成した後、気相の低分子物質を第１シェル１２が形成されている孔隙内に導入、蒸着してコア１１を形成する（Ｓ７０４）。低分子物質はペンタセン及びルブレンのうちの一つであることができ、コア１１もペンタセン及びルブレンのうちの一つとなる。これによって、孔隙内に線状ナノ材料１０ｄが完成される。
【００６４】
最後に、線状ナノ材料１０ｄと鋳型とを分離する（Ｓ８０４）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１０ｄ）と鋳型とを分離する。
図６は本発明の第５実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。説明のために、線状ナノ材料１０ｅのコア１１は有機半導体でありシェル１２は高分子絶縁体であると限定する。
【００６５】
まず、（ａ）のように第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂが鋳型１００の孔隙１１０内に形成されている。線状ナノ材料１０ｂは図４ａ及び図４ｂで説明した方法で形成することができる。
次に、（ｂ）のように線状ナノ材料１０ｂが鋳型１００に挿入された状態で、鋳型１００の一側をシェル１２を成す高分子絶縁体を選択的に溶解させる溶媒１２１が含まれているバス１２０に浸漬させる。溶媒１２１はアセトンまたはメチレンクロライドとすることができる。
【００６６】
浸漬によって、溶媒１２１は毛細管現象を通じて上昇しながら線状ナノ材料１０ｂのシェル１２を選択的に溶解させる。これによって、コア１１の一端が露出されている線状ナノ材料１０ｇが製造される。
次いで、（ｃ）のように線状ナノ材料１０ｇが鋳型１００に挿入された状態で、鋳型１００の他側を溶媒１２１が含まれているバス１２０に浸漬させる。浸漬によって、溶媒１２１は毛細管現象を通じて上昇しながら線状ナノ材料１０ｇのシェル１２を選択的に溶解させる。これによって、コア１１の両端が露出されている線状ナノ材料１０ｅが製造される。
【００６７】
図７ａ〜図７ｃはそれぞれ本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
図７ａは、チューブタイプのコアとこれを囲むシェルとからなる２層線状ナノ材料の透過電子顕微鏡ＴＥＭ）写真である。
図７ｂは、ソリッドタイプのコアとこれを囲んでいるシェルとからなる２層線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【００６８】
図７ｃは、ソリッドタイプのコアとこれを囲んでいる一対のシェルとからなる３層線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
製造された線状ナノ材料の周りは１００ｎｍ前後であり、コアとシェル、シェルとシェルの間の境界が柔らかく均一であることを確認することができる。
本発明による線状ナノ材料は液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機電気発光装置（ＯＬＥＤ）等のディスプレイ装置に用いることができる。具体的には、ディスプレイ装置のスイッチング素子である薄膜トランジスタを形成するのに用いることができる。
【００６９】
図８〜図１０はそれぞれ本発明の第７〜第９実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
図８に示した第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａを見ると、絶縁基板２１上に線状ナノ材料１０ｈが位置している。
絶縁基板２１はプラスチックで作ることができ、この場合、薄膜トランジスタ基板２０ａはフレキシブルな特性を有する。プラスチック種類としては、ポリカーボネート、ポリカーボン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が可能である。
【００７０】
線状ナノ材料１０ｈは、有機半導体からなるコア１１と、コア１１を囲んでおり有機絶縁体からなるシェル１２とからなる。また、線状ナノ材料１０ｈの両端でシェル１２が除去されて、コア１１が露出されている。
両端のコア１１が露出されている線状ナノ材料１０ｈは図６に説明した方法で形成するか、または、第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂを絶縁基板２１に配置した後、フォトエッチングによって形成することができる。
【００７１】
シェル１２上部にはゲート電極２２が形成されている。ゲート電極２２は有機絶縁体からなるシェル１２を介してコア１１と分離されている。ゲート電極２２はアルミニウム（Ａｌ）または金（Ａｕ）により形成することができる。
シェル１２で覆われていないコア１１とゲート電極２２上部には絶縁膜２３が形成されている。絶縁膜２３は窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機物或いはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）のような有機物によって形成することができる。絶縁膜２３には両端に露出されているコア１１を露出させる接触孔２４、２５が設けられている。
【００７２】
絶縁膜２３上部にはソース電極２６とドレイン電極２７が形成されている。ソース電極２６とドレイン電極２７はゲート電極２２を中心に両側に分けられており、接触孔２４、２５を通じてコア１１の一端と他端にそれぞれ連結されている。
第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａでは有機半導体、有機半導体とゲート電極の間の絶縁層が線状ナノ材料１０ｈで形成されている。したがって、製造過程が簡単になり、プラスチック素材の絶縁基板２１を使用する場合、絶縁基板２１に加えられる熱工程を減らすことができる。
【００７３】
図９に示した第８実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ｂを第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａと異なる点を中心に説明すると、次の通りである。
線状ナノ材料１０ｈとゲート電極２２の間には層間絶縁膜２８がさらに形成されている。ゲート電極２２は、層間絶縁膜２８上にゲート金属を全面蒸着した後、写真エッチング工程によって形成することができる。
【００７４】
図１０に示した第９実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ｂを第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａと異なる点を中心に説明すると、次の通りである。
線状ナノ材料１０ｉは、有機半導体からなるコア１１、コア１１を囲んでおり有機絶縁体からなる第１シェル１２、第１シェル１２を囲んでおり伝導性高分子からなる第２シェル１３からなっている。また、線状ナノ材料１０ｉの両端で第１シェル１２と第２シェル１３が除去されて、コア１１が露出されている。
【００７５】
線状ナノ材料１０ｉは、第４実施形態による線状ナノ材料１０ｄを絶縁基板２１に配置した後、フォトエッチングによって形成することができる。
線状ナノ材料１０ｉは図６に説明した方法で設けられることもできる。この時、溶媒１２１は第１シェル１２と第２シェル１３を同時に溶解させることができるものでなければならない。これとは異なり、第１シェル１２と第２シェル２３をそれぞれ溶解する溶媒１２１を使用することもでき、この場合には溶媒１２１別に浸漬が別途に行われる。
【００７６】
ゲート電極２２は伝導性高分子からなる第２シェル１３に接している。
本発明による薄膜トランジスタ基板は液晶表示装置または有機発光装置等の表示装置に使用することができる。本発明による線状ナノ材料を用いると、線幅を減少させることができ、低電圧駆動が可能になる。これによって、画素のサイズを減少させることができる。また、線状ナノ材料はコアとシェルの厚さの調節が比較的に容易であって、有機半導体のバンドギャップエネルギーと有機絶縁体の漏れ電流レベルを容易に変化させることができる。
【００７７】
有機電気発光装置は、電気的な信号を受けて発光する有機物を利用した自発光型素子である。有機電気発光装置には陰極層（画素電極）、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陽極層（対向電極）が積層されている。本発明による薄膜トランジスタ基板のドレイン電極は陰極層と電気的に接続されて、データ信号を印加することができる。
本発明のいくつかの実施形態を図示し、説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から外れずに、本実施形態を変形できることが分かる。発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。
【図２】本発明による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。
【図３ａ】本発明の第１実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｂ】本発明の第２実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｃ】本発明の第３実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｄ】本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｅ】本発明の第５実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｆ】本発明の第６実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図４ａ】本発明の第２実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図４ｂ】本発明の第３実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５ａ】本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５ｂ】本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第５実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７ａ】本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【図７ｂ】本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【図７ｃ】本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の第７実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
【図１０】本発明の第９実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１５０、１６０ 線状ナノ材料
１１ コア
１２、１３ シェル
２０ａ、２０ｂ 薄膜トランジスタ基板
２１ 絶縁基板
２２ ゲート電極
２３ 絶縁膜
２４、２５ 接触孔
２６ ソース電極
２７ ドレイン電極
２８ 層間絶縁膜
１００ 鋳型
１１０ 孔隙
１２０ バス
１２１ 溶媒
１５１ 開始剤
１５２ モノマー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状ナノ材料の製造方法及びこれによる線状ナノ材料、線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板に関する。さらに詳しくは、気相の有機物質を利用した線状ナノ材料の製造方法及びこれによる線状ナノ材料、線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、高分子ナノチューブ及び高分子ナノワイヤー等の有機線状ナノ材料がナノサイズトランジスタ、センサー、分子ワイヤー、電界放出表示装置等多様な応用分野において大きな関心を集めている。
従来は、無機鋳型（テンプレート）または有機鋳型を利用した溶液重合法（solution-based polymerization）で有機線状ナノ材料を製造していた（例えば、特許文献１）。しかし、溶液重合では、毛細管凝縮現象と、単量体と鋳型との間の強い界面張力によって、有機線状ナノ材料の壁厚さを調節することなどが難しいという問題があった。特に、多層の有機線状ナノ材料を製造する工程では、液状単量体の段階的注入による鋳型の孔隙詰り現象によって有機線状ナノ材料の壁厚さの調節がさらに難しくなる。
【特許文献１】韓国特許公開２００４−１０４２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記本発明の目的は、直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型（ｔｅｍｐｌａｔｅ）を設ける工程と；気相の有機物質を導入して、前記孔隙内に線状ナノ材料を形成する工程と；を含む線状ナノ材料の製造方法によって達成される。
前記有機物質の導入は真空状態で行われるのが好ましい。
前記有機物質は液状の前記有機物質から蒸発されて導入されるのが好ましい。
【０００５】
前記有機物質と異なる追加の有機物質を導入する工程をさらに含むのが好ましい。
前記有機物質は、メチルメタクリレート（metylmethacrylate）、スチレン（styrene）、ジビニルベンゼン（divinylbenzene）、ビニルフェノール（vinylphenol）、ピロール（pyrrole）、アニリン（aniline）、チオフェン（thiophene）、ペンタセン（pentacene）及びルブレン（rubrene）からなる群より選択される１種以上の化合物を含むのが好ましい。
【０００６】
前記有機物質は、有機半導体を構成する低分子物質であり、前記線状ナノ材料は低分子凝集体（assembly）であるのが好ましい。
前記有機物質はペンタセン及びルブレンのうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記有機物質はモノマーであり、前記モノマーを前記孔隙内で重合する工程をさらに含むのが好ましい。
【０００７】
前記重合は５０〜２００℃で行われるのが好ましい。
前記有機物質を導入する前に、前記孔隙内に開始剤を導入する工程をさらに含むのが好ましい。
前記開始剤はラジカル重合開始剤であるのが好ましい。
前記有機物質は、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン及びビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物を含むのが好ましい。
【０００８】
前記開始剤は、ＡＩＢＮ（２，２’−イゾビスイソブリトニトリル、azobisisobutyronitrile）及び／又はＢＰＯ（ベンゾイルパーオキシド、benzoyl peroxide）を含むのが好ましい。
前記開始剤は酸化剤であるのが好ましい。
前記有機物質は、ピロール、アニリン及びチオフェンのうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
【０００９】
前記開始剤はＦｅＣｌ3を含むのが好ましい。
前記鋳型は酸化アルミニウム膜（anodic aluminum oxide membrane）からなるのが好ましい。
前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程をさらに含むのが好ましい。
前記鋳型は酸化アルミニウム膜からなっており、前記線状ナノ材料と前記鋳型との分離は、前記鋳型をエッチングを通じて除去して行われるのが好ましい。
【００１０】
前記鋳型のエッチングには水酸化ナトリウム及び塩酸のうちの少なくともいずれか一つを使用するのが好ましい。
前記孔隙内に形成された前記線状ナノ材料は、コアと、前記コアを囲んでいるチューブ形状のシェルとを含み、前記シェルの両端部を除去する工程をさらに含むのが好ましい。
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体であるのが好ましい。
【００１１】
前記シェルの両端部の除去は、前記鋳型内に形成された前記線状ナノ材料の両端に前記シェルを選択的に溶解させる溶媒を導入して行われるのが好ましい。
前記溶媒は、アセトン及び／又はメチレンクロライドのうちのいずれか一つを含むのが好ましい。
前記本発明の目的は、直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と；前記孔隙内に開始剤を導入する工程と；前記孔隙内に気相のモノマーを導入し重合して線状ナノ材料を形成する工程と；前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程と；を含む線状ナノ材料の製造方法によっても達成されることができる。
【００１２】
前記モノマーは液状の前記モノマーから蒸発されて導入されるのが好ましい。
前記本発明の他の目的は、直径が２００ｎｍ以下であり、内部が空いているチューブ形状のシェルと；前記シェルの内部に形成されているコアと；を含む線状ナノ材料によって達成される。
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは伝導性高分子からなるのが好ましい。
【００１３】
前記伝導性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは有機半導体であるのが好ましい。
前記有機半導体は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
【００１４】
前記シェルと前記コアのうちのいずれか一つは有機絶縁体であるのが好ましい。
前記有機絶縁体は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
前記シェルは有機絶縁体であり、前記コアは有機半導体であるのが好ましい。
【００１５】
前記シェルは前記コアの両端部で除去されているのが好ましい。
前記コアはソリッドタイプであるのが好ましい。
前記コアと前記シェルの間に形成されている追加のシェルをさらに含むのが好ましい。
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体であり、前記追加のシェルは伝導性高分子であるのが好ましい。
【００１６】
前記コアはソリッドタイプであるのが好ましい。
前記本発明の他の目的は、有機半導体コアと；前記有機半導体コアを囲んでいる有機絶縁体シェルと；前記有機絶縁体シェルを囲んでおり、直径が２００ｎｍ以下である伝導性高分子シェルと；を含む線状ナノ材料によっても達成される。
前記有機半導体コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
【００１７】
前記有機絶縁体シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
前記伝導性高分子シェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物からなっており、ドーピングされているのが好ましい。
【００１８】
前記本発明のまた他の目的は、チューブ形状であり有機絶縁体からなるシェル、及び前記シェルの内部に形成されており有機半導体からなるコアを含み、両端部の前記有機半導体層が露出されている直径２００ｎｍ以下の線状ナノ材料と；前記シェルによって覆われている前記コアに対応するゲート電極と；前記コアの一端部に連結されているソース電極と；前記コアの他端部に連結されているドレイン電極と；を含む薄膜トランジスタ基板によって達成される。
【００１９】
前記ゲート電極は前記シェルに接しているのが好ましい。
前記コアはソリッドタイプであるのが好ましい。
前記線状ナノ材料は、前記シェルを収容するチューブ形状であり伝導性高分子からなる追加のシェルをさらに含むのが好ましい。
前記ゲート電極は前記追加のシェルに接しているのが好ましい。
【００２０】
前記追加のシェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
前記コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物であるのが好ましい。
前記シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物からなるのが好ましい。
【００２１】
本発明で使用される‘線状ナノ材料’は、中空のチューブタイプの‘ナノチューブ’、ソリッドタイプの‘ナノワイヤー（ナノ繊維）’の全てを包含する。
‘線状ナノ材料’が多重層である場合、‘シェル’は中空の線状ナノ材料をいい、‘コア’は最も内部に位置した線状ナノ材料をいう。‘コア’はチューブタイプであってもよいし、ソリッドタイプであってもよい。
【００２２】
線状ナノ材料が多重層でない単一層からなる場合、その単一層を‘コア’と表現し、そのとき、‘コア’は中空のものであってもよいし、ソリッドタイプであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法が提供される。
また、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料が提供される。
さらに、壁厚さの調節と多層形成が容易な線状ナノ材料の製造方法によって製造された線状ナノ材料を利用した薄膜トランジスタ基板が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
いろいろな実施形態において同一な構成要素に対しては同一な参照番号を付与し、同一な構成要素については第１実施形態で代表的に説明し他の実施形態では省略できる。
図１及び図２は本発明による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。本発明による線状ナノ材料の製造方法は高分子線状ナノ材料を製造する方法と低分子線状ナノ材料を製造する方法を含む。
【００２５】
図１は気相重合法で高分子線状ナノ材料を製造する方法を示す。
まず、（ａ）のように、複数の孔隙１１０が形成されている鋳型１００を設ける。孔隙１１０の直径ｄ１は２００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以下としてもよい。鋳型１００は、これに限定されないが、酸化アルミニウム膜（特に、陽極酸化アルミニウム膜）であることが好ましく、厚さｄ２は数十μｍ程度である。
【００２６】
次に、（ｂ）のように開始剤１５１を孔隙１１０内に導入する。開始剤１５１はラジカル重合または酸化還元重合を開始させる。ラジカル重合を開始させる場合、開始剤１５１は、これに限定されないが、ＡＩＢＮまたはＢＰＯとすることができ、酸化還元重合を開始させる場合、これに限定されないが、開始剤１５１はＦｅＣｌ3または過酸化水素とすることができる。
【００２７】
開始剤１５１は、溶媒に溶けた状態で孔隙１１０内に導入するか、気相で孔隙１１０内に導入することができる。
次いで、（ｃ）のように雰囲気を真空とし、このために鋳型１００を真空チャンバーまたは真空が可能なガラス容器に位置させる。真空はモノマー１５２が蒸発するのに有利である。真空は、これに限定されないが、１０〜２Ｔｏｒｒ以下であるのが好ましい。
【００２８】
次に、（ｄ）のように気相のモノマー１５２を孔隙１１０内に導入する。モノマー１５２が常温で液状または固状である場合、真空と加熱を通じて気化させる。モノマー１５２は、これに限定されないが、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノール、ピロール、アニリン、チオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物であることが好ましい。具体的には、ラジカル重合を開始する開始剤１５１の場合、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノールとすることができ、酸化還元重合を開始する開始剤１５１の場合、ピロール、アニリン、チオフェンとすることができる。
【００２９】
続いて、（ｅ）のようにモノマー１５２を重合して、高分子からなる線状ナノ材料１５０を製造する。重合過程で、鋳型１００はモノマー１５２の種類によって５０〜２００℃で加熱されることができる。線状ナノ材料１５０は、モノマー１５２の種類によって、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノール、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェン等となる。
【００３０】
このうち、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノールは有機絶縁体となり、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンはドーピングの程度によって有機半導体または伝導性高分子となる。
ピロール、アニリン、チオフェンをＦｅＣｌ3を開始剤として用いて酸化還元重合する場合、ＦｅＣｌ3を一定の水準以上に用いると、ＦｅＣｌ3の塩素がドーパントとなって、生成される高分子にドーピングされて伝導性を付与する。反対に、ＦｅＣｌ3を一定の水準以下に用いると、生成される高分子は伝導性を有さずに、有機半導体となる。
【００３１】
これとは異なり、伝導性高分子ナノチューブの場合、直径が小いほど伝導体から半導体を経て不導体に変化する現象が報告されたことがあり、これは有効共役長（effective conjugation length）の変化と関連すると知られている。このような性質を利用して伝導性高分子と有機半導体を製造することもできる。
図示された線状ナノ材料１５０はチューブタイプであるが、投入されるモノマー１５２の量を増加させるとソリッドタイプに製造することもできる。線状ナノ材料１５０の太さは孔隙１１０の直径に対応する。
【００３２】
その後、線状ナノ材料１５０を鋳型１００から分離する。鋳型１００が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型１００を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１５０と鋳型１００とを分離する。必要に応じて、分離過程を経ずに、孔隙１１０に線状ナノ材料１５０が形成されている鋳型１００自体を利用することもできる。
以上説明した気相蒸着法による高分子線状ナノ材料の製造方法を実験例を通じてさらに詳しく説明する。次の実験例ではポリピロールナノチューブが製造される。
【００３３】
１００ｎｍ直径の孔隙を有し厚さが６０μｍであるアルミニウム膜を有する鋳型を０．２１ＭのＦｅＣｌ3水溶液に十分に浸した後、取り出して水を蒸発させた。その後、形成されるポリピロールナノチューブの詰りと相互連結される現象を防止するために、鋳型の孔隙以外に上面と下面に残っているＦｅＣｌ3を紙やすりなどを用いて除去した。
その後、鋳型を、シーリング装置とモノマー注入管を有する１００ｍＬ反応容器に移した。反応容器内部を１０〜２Ｔｏｒｒ以下に常温で減圧させた後、ピロール単量体０．１ｍＬ〜０．３ｍＬ程度をピペットを用いて入れる。単量体は減圧下で飽和蒸気圧になるまで常温でも蒸発させるが、全て蒸発させるために７０℃程度で加熱する。
【００３４】
蒸発されたピロールは重合が行われて孔隙内にポリピロールナノチューブが形成され、鋳型の色は白色から黒色に変わる。約１２時間後、温度を低くして、真空を解除する。その後、ポリピロールナノチューブを含む鋳型を３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液でエッチングして除去する。鋳型の塩は水溶液に溶け、ポリピロールナノチューブは沈殿する。沈殿したポリピロールナノチューブは常温で真空乾燥して回収する。
【００３５】
図２は気相蒸着法で低分子線状ナノ材料を製造する方法を示す。
まず、（ａ）のように複数の孔隙１１０が形成されている鋳型１００を設ける。孔隙１１０の直径ｄ１は２００ｎｍ以下とすることができ、１００ｎｍ以下であってもよい。鋳型１００は、これに限定されないが、酸化アルミニウム膜とすることができ、厚さｄ２は数十μｍ程度である。
【００３６】
次に、（ｂ）のように雰囲気を真空とし、このために鋳型１００を真空チャンバーまたは真空が可能なガラス容器に位置させる。真空は低分子物質１６１が蒸発するのに有利である。真空は、これに限定されないが、１０〜２Ｔｏｒｒ以下であるのが好ましい。
次いで、（ｃ）のように気相の低分子物質１６１を孔隙１１０内に導入する。低分子物質１６１が常温で液状または固状である場合、真空と加熱を通じて気化させる。低分子物質とは、いわゆる有機半導体を構成し得る化合物であり、通常、複数（例えば、２〜３０程度）のベンゼン環が縮合されて構成されるものの全てを包含する。具体的には、ペンタセン及びルブレンが挙げられる。
【００３７】
その次に、（ｄ）のように孔隙１１０内に低分子物質１６１を蒸着させて、低分子凝集体である低分子線状ナノ材料１６０を製造する。蒸着過程で、鋳型１００は低分子物質１６１の種類によって加熱することができる。線状ナノ材料１６０は低分子物質１６１の種類によってペンタセンまたはルブレンなどの有機半導体となる。
【００３８】
図示された線状ナノ材料１６０はチューブタイプであるが、投入される低分子物質１６１の量を増加させるとソリッドタイプに製造することもできる。線状ナノ材料１６０の太さは孔隙１１０の直径に対応する。
その後、線状ナノ材料１６０を鋳型１００から分離する。鋳型１００が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型１００を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１６０と鋳型１００とを分離する。必要に応じて、分離過程を経ずに、孔隙１１０に線状ナノ材料１６０が形成されている鋳型１００自体を利用することもできる。
【００３９】
前述した線状ナノ材料の製造方法は次のような長所を有する。
第一に、高分子線状ナノ材料製造時、従来の液状重合法と異なり気相重合法を用いるので、溶媒が必要でなく、重合後に回収過程が必要でない。第二に、気相重合法及び及び気相蒸着法を用いるので、線状ナノ材料の厚さの調節が容易である。第三に、厚さの調節が容易であるので、さらに柔らかく均一な表面及び界面を有する多重線状ナノ材料を製造することができる。
【００４０】
図３ａ〜図３ｆはそれぞれ本発明の第１〜第６実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
図３ａに示した第１実施形態による線状ナノ材料１０ａはチューブタイプのコア１１の単一層からなっている。コア１１は気相重合法で作られた有機半導体、有機絶縁体または伝導性高分子とすることができ、気相蒸着法で作られた有機半導体とすることもできる。
【００４１】
図３ｂに示した第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂは２層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１と、コア１１を囲んでいるシェル１２とからなっている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
図３ｃに示した第３実施形態による線状ナノ材料１０ｃは２層で構成されており、チューブタイプのコア１１と、コア１１を囲んでいるシェル１２とからなっている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４２】
図３ｄに示した第４実施形態による線状ナノ材料１０ｄは３層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１、コア１１を順に囲んでいる第１シェル１２、第１シェル１２を囲んでいる第２シェル１３からなっている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、第１シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体、第２シェル１３は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４３】
図３ｅに示した第５実施形態による線状ナノ材料１０ｅは２層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１と、コア１１を囲んでいるシェル１２とからなっている。コア１１の両端でシェル１２が除去されて、コア１１が外部に露出されている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４４】
図３ｆに示した第６実施形態による線状ナノ材料１０ｆは３層で構成されており、ソリッドタイプのコア１１、コア１１を順に囲んでいる第１シェル１２、第１シェル１２を囲んでいる第２シェル１３からなっている。コア１１の両端で第１シェル１２と第２シェル１３が除去されて、コア１１が外部に露出されている。コア１１は気相重合法または気相蒸着法で作られた有機半導体、第１シェル１２は気相重合法で作られた有機絶縁体、第２シェル１３は気相重合法で作られた有機絶縁体とすることができる。
【００４５】
第５実施形態及び第６実施形態による線状ナノ材料１０ｅ、１０ｆは、有機半導体であるコア１１の両端が露出していて、線状ナノ材料１０ｅ、１０ｆを薄膜トランジスタに利用する場合、ソース電極及びドレイン電極との連結のための別途の絶縁膜パターニング工程を省略することができる。
本発明による線状ナノ材料は前述の実施形態に限られない。例えば、４層以上の線状ナノ材料も可能であり、コアとシェルの構成成分も多様に変形できる。
【００４６】
以下、本発明の実施形態による線状ナノ材料の製造方法を詳しく説明する。
図４ａ及び図４ｂを参照して、２層からなる本発明の第２及び第３実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明する。説明のために、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃのコア１１は有機半導体、これを囲むシェル１２は有機絶縁体とする。図４ａはコア１１を成す有機半導体を気相重合法で製造する場合のフローチャートであり、図４ｂはコア１１を成す有機半導体を気相蒸着法で製造する場合のフローチャートである。
【００４７】
図４ａを参照して、コア１１が高分子である線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃの製造方法を説明する。
まず、直径が２００ｎｍ以下である複数の孔隙が形成されている鋳型に第１開始剤を導入する（Ｓ１００）。第１開始剤はラジカル重合反応を開始できるＡＩＢＮまたはＢＰＯであり、鋳型をＡＩＢＮ溶液またはＢＰＯ溶液に浸漬する方法などで導入されることができる。
【００４８】
次に、第１モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ２００）。
次いで、第１モノマーを導入し、重合して孔隙内にシェル１２を形成する（Ｓ３００）。第１モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン及びビニルフェノールのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールのうちのいずれか一つからなるシェル１２が形成される。この時、シェル１２がソリッド形状にならないように第１モノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。シェル１２の形成後、気相の第１モノマーが残留する場合、真空を利用して第１モノマーを除去する。
【００４９】
続いて、シェル１２が形成されている孔隙内に第２開始剤を導入する（Ｓ４００）。
第２開始剤は酸化還元重合を開始できるＦｅＣｌ3とする。この時、ＦｅＣｌ3は生成されるコア１１が伝導性高分子にならないように一定の水準以下に導入する。
次に、第２モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ５００）。
続いて、第２モノマーを投入し、重合してシェル１２内部にコア１１を形成する（Ｓ６００）。第２モノマーとしてはピロール、アニリン）、チオフェンのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンのうちのいずれか一つからなるコア１１が形成される。
【００５０】
これによって、孔隙内で線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃが完成される。コア１１がソリッドタイプであれば第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂが形成され、コア１１がチューブタイプであれば第３実施形態による線状ナノ材料１０ｃが形成され、これは第２モノマーの導入量、重合時間、重合条件などによって決定される。
最後に、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する（Ｓ７００）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングして除去し、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する。
以上説明したコアが高分子である線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃの製造方法を実験例を通じてさらに詳しく説明する。次の実験例では、シェルはポリメチルメタクリレートであり、コアはソリッドタイプのポリピロールである。
【００５１】
１００ｎｍ直径の孔隙を有し厚さが６０μｍであるアルミニウム膜鋳型をＡＩＢＮ／ヘプタン溶液に浸漬した後、乾燥する。その後、鋳型の孔隙以外に上面と下面に残っているＡＩＢＮを紙やすりなどを用いて除去した。
その後、鋳型をシーリング装置とモノマー注入管を有する１００ｍＬ反応容器に移した。反応容器内部を１０〜２Ｔｏｒｒ以下に減圧させた後、メチルメタクリレートモノマーを０．２ｍＬ注入した後、７０℃で加熱した。蒸発したメチルメタクリレートモノマーは重合が行われてポリメチルメタクリレートシェルを形成する。
【００５２】
その後、孔隙内にポリメチルメタクリレートシェルが形成されている鋳型を０．１モルのＦｅＣｌ3水溶液に浸漬し、乾燥する。
反応容器内部を１０〜２Ｔｏｒｒ以下に減圧させた後、ピロールモノマー０．４ｍＬをピペットを用いて入れ、７０℃程度で加熱する。蒸発したピロールは重合が行われポリメチルメタクリレートシェル内にソリッドタイプのポリピロールコアを形成する。約１２時間後に、温度を低くして真空を解除し、線状ナノ材料を含む鋳型を３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液でエッチングして除去する。鋳型の塩は水溶液に溶け、線状ナノ材料は沈殿する。沈殿した線状ナノ材料は常温で真空乾燥して回収する。
【００５３】
図４ｂを参照して、コア１１が低分子物質である線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃの製造方法を説明する。
まず、直径が２００ｎｍ以下である複数の孔隙が形成されている鋳型に開始剤を導入する（Ｓ１０１）。開始剤はラジカル重合反応を開始できるＡＩＢＮまたはＢＰＯであり、鋳型をＡＩＢＮ溶液またはＢＰＯ溶液に浸漬する方法などで導入されることができる。
【００５４】
次に、モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空とする（Ｓ２０１）。
次いで、モノマーを投入し重合して、孔隙内にシェル１２を形成する（Ｓ３０１）。モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノールのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノールのうちのいずれか一つからなるシェル１２が形成される。この時、シェル１２がソリッド形状にならないようにモノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。シェル１２の形成後、残留する気相のモノマーが存在する場合、真空を利用して気相のモノマーを除去する。
【００５５】
次に、気相の低分子物質をシェル１２が形成されている孔隙内に導入し、蒸着してコア１１を形成する（Ｓ４０１）。低分子物質はペンタセン及びルブレンのうちの一つとすることができ、コア１１もペンタセン及びルブレンのうちの一つとすることができる。これによって、孔隙内に線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃが完成される。コア１１がソリッドタイプであれば第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂが形成され、コア１１がチューブタイプであれば第３実施形態による線状ナノ材料１０ｃが形成され、これは低分子物質の導入量、重合時間、重合条件などによって決定される。
【００５６】
最後に、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する（Ｓ５０１）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１０ｂ、１０ｃと鋳型とを分離する。
図５ａ及び図５ｂを参照して本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明する。説明のために、線状ナノ材料１０ｄのコア１１は有機半導体、第１シェル１２は有機半導体、第２シェル１３は伝導性高分子であるとする。図５ａはコア１１を成す有機半導体を気相重合法で製造する場合のフローチャートであり、図５ｂはコア１１を成す有機半導体を気相蒸着法で製造する場合のフローチャートである。
【００５７】
図５ａを参照して、コア１１が高分子である線状ナノ材料１０ｄの製造方法を説明する。
まず、直径が２００ｎｍ以下である複数の孔隙が形成されている鋳型に第１開始剤を導入する（Ｓ１０３）。第１開始剤は酸化還元重合を開始できるＦｅＣｌ3である。この時、ＦｅＣｌ3は生成される第２シェル１３が伝導性高分子になるように一定の水準以上に導入する。
【００５８】
次に、第１モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ２０３）。
次いで、第１モノマーを投入し重合して、孔隙内に第２シェル１３を形成する（Ｓ３０３）。第１モノマーとしてはピロール、アニリン、チオフェンのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンのうちのいずれか一つからなっており、伝導性を有する第２シェル１３が完成される。この時、第２シェル１３がソリッド形状にならないように第１モノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。第２シェル１３の形成後、気相の第１モノマーが残留する場合、真空を利用して第１モノマーを除去する。
【００５９】
続いて、第２シェル１３が形成されている孔隙内に第２開始剤を導入する（Ｓ４０３）。第２開始剤はラジカル重合反応を開始できるＡＩＢＮまたはＢＰＯであり、鋳型をＡＩＢＮ溶液またはＢＰＯ溶液に浸漬する方法などで導入することができる。
次に、第２モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ５０３）。
次いで、第２モノマーを投入し重合して、第２シェル１３内に第１シェル１２を形成する（Ｓ６０３）。第２モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノールのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニルフェノールのうちのいずれか一つからなる第１シェル１２が形成される。この時、第１シェル１２がソリッド形状にならないように第２モノマーの導入量、重合時間、重合条件を調節しなければならない。第１シェル１２の形成後、気相の第２モノマーが残留する場合、真空を利用して第２モノマーを除去する。
【００６０】
次に、第１シェル１２が形成されている孔隙内に第３開始剤を導入する（Ｓ７０３）。第３開始剤は酸化還元重合を開始できるＦｅＣｌ3である。この時、ＦｅＣｌ3は生成されるコア１１が伝導性高分子にならないように一定の水準以下に導入する。
続いて、第３モノマーの気化を容易にするために鋳型の周囲を真空にする（Ｓ８０３）。
【００６１】
次いで、第３モノマーを投入し重合して、第１シェル１２内部にコア１１を形成する（Ｓ９０３）。第３モノマーとしてはピロール、アニリン、チオフェンのうちのいずれか一つを使用することができ、これからポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンのうちのいずれか一つからなるコア１１が形成される。これによって、孔隙内に線状ナノ材料１０ｄが完成される。
【００６２】
最後に、線状ナノ材料１０ｄと鋳型とを分離する（Ｓ１００３）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料と鋳型とを分離する。
図５ｂを参照して、コア１１が低分子物質である線状ナノ材料１０ｄの製造方法を説明する。
【００６３】
第２シェル１３と第１シェル１２を形成する過程（Ｓ１０４ないしＳ６０４）は図５ａで説明したものと同一である。
第１シェル１２を形成した後、気相の低分子物質を第１シェル１２が形成されている孔隙内に導入、蒸着してコア１１を形成する（Ｓ７０４）。低分子物質はペンタセン及びルブレンのうちの一つであることができ、コア１１もペンタセン及びルブレンのうちの一つとなる。これによって、孔隙内に線状ナノ材料１０ｄが完成される。
【００６４】
最後に、線状ナノ材料１０ｄと鋳型とを分離する（Ｓ８０４）。鋳型が酸化アルミニウム膜からなる場合、鋳型を塩酸または水酸化ナトリウムでエッチングし除去して、線状ナノ材料１０ｄ）と鋳型とを分離する。
図６は本発明の第５実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。説明のために、線状ナノ材料１０ｅのコア１１は有機半導体でありシェル１２は高分子絶縁体であると限定する。
【００６５】
まず、（ａ）のように第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂが鋳型１００の孔隙１１０内に形成されている。線状ナノ材料１０ｂは図４ａ及び図４ｂで説明した方法で形成することができる。
次に、（ｂ）のように線状ナノ材料１０ｂが鋳型１００に挿入された状態で、鋳型１００の一側をシェル１２を成す高分子絶縁体を選択的に溶解させる溶媒１２１が含まれているバス１２０に浸漬させる。溶媒１２１はアセトンまたはメチレンクロライドとすることができる。
【００６６】
浸漬によって、溶媒１２１は毛細管現象を通じて上昇しながら線状ナノ材料１０ｂのシェル１２を選択的に溶解させる。これによって、コア１１の一端が露出されている線状ナノ材料１０ｇが製造される。
次いで、（ｃ）のように線状ナノ材料１０ｇが鋳型１００に挿入された状態で、鋳型１００の他側を溶媒１２１が含まれているバス１２０に浸漬させる。浸漬によって、溶媒１２１は毛細管現象を通じて上昇しながら線状ナノ材料１０ｇのシェル１２を選択的に溶解させる。これによって、コア１１の両端が露出されている線状ナノ材料１０ｅが製造される。
【００６７】
図７ａ〜図７ｃはそれぞれ本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
図７ａは、チューブタイプのコアとこれを囲むシェルとからなる２層線状ナノ材料の透過電子顕微鏡ＴＥＭ）写真である。
図７ｂは、ソリッドタイプのコアとこれを囲んでいるシェルとからなる２層線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【００６８】
図７ｃは、ソリッドタイプのコアとこれを囲んでいる一対のシェルとからなる３層線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
製造された線状ナノ材料の周りは１００ｎｍ前後であり、コアとシェル、シェルとシェルの間の境界が柔らかく均一であることを確認することができる。
本発明による線状ナノ材料は液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機電気発光装置（ＯＬＥＤ）等のディスプレイ装置に用いることができる。具体的には、ディスプレイ装置のスイッチング素子である薄膜トランジスタを形成するのに用いることができる。
【００６９】
図８〜図１０はそれぞれ本発明の第７〜第９実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
図８に示した第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａを見ると、絶縁基板２１上に線状ナノ材料１０ｈが位置している。
絶縁基板２１はプラスチックで作ることができ、この場合、薄膜トランジスタ基板２０ａはフレキシブルな特性を有する。プラスチック種類としては、ポリカーボネート、ポリカーボン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が可能である。
【００７０】
線状ナノ材料１０ｈは、有機半導体からなるコア１１と、コア１１を囲んでおり有機絶縁体からなるシェル１２とからなる。また、線状ナノ材料１０ｈの両端でシェル１２が除去されて、コア１１が露出されている。
両端のコア１１が露出されている線状ナノ材料１０ｈは図６に説明した方法で形成するか、または、第２実施形態による線状ナノ材料１０ｂを絶縁基板２１に配置した後、フォトエッチングによって形成することができる。
【００７１】
シェル１２上部にはゲート電極２２が形成されている。ゲート電極２２は有機絶縁体からなるシェル１２を介してコア１１と分離されている。ゲート電極２２はアルミニウム（Ａｌ）または金（Ａｕ）により形成することができる。
シェル１２で覆われていないコア１１とゲート電極２２上部には絶縁膜２３が形成されている。絶縁膜２３は窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機物或いはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）のような有機物によって形成することができる。絶縁膜２３には両端に露出されているコア１１を露出させる接触孔２４、２５が設けられている。
【００７２】
絶縁膜２３上部にはソース電極２６とドレイン電極２７が形成されている。ソース電極２６とドレイン電極２７はゲート電極２２を中心に両側に分けられており、接触孔２４、２５を通じてコア１１の一端と他端にそれぞれ連結されている。
第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａでは有機半導体、有機半導体とゲート電極の間の絶縁層が線状ナノ材料１０ｈで形成されている。したがって、製造過程が簡単になり、プラスチック素材の絶縁基板２１を使用する場合、絶縁基板２１に加えられる熱工程を減らすことができる。
【００７３】
図９に示した第８実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ｂを第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａと異なる点を中心に説明すると、次の通りである。
線状ナノ材料１０ｈとゲート電極２２の間には層間絶縁膜２８がさらに形成されている。ゲート電極２２は、層間絶縁膜２８上にゲート金属を全面蒸着した後、写真エッチング工程によって形成することができる。
【００７４】
図１０に示した第９実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ｂを第７実施形態による薄膜トランジスタ基板２０ａと異なる点を中心に説明すると、次の通りである。
線状ナノ材料１０ｉは、有機半導体からなるコア１１、コア１１を囲んでおり有機絶縁体からなる第１シェル１２、第１シェル１２を囲んでおり伝導性高分子からなる第２シェル１３からなっている。また、線状ナノ材料１０ｉの両端で第１シェル１２と第２シェル１３が除去されて、コア１１が露出されている。
【００７５】
線状ナノ材料１０ｉは、第４実施形態による線状ナノ材料１０ｄを絶縁基板２１に配置した後、フォトエッチングによって形成することができる。
線状ナノ材料１０ｉは図６に説明した方法で設けられることもできる。この時、溶媒１２１は第１シェル１２と第２シェル１３を同時に溶解させることができるものでなければならない。これとは異なり、第１シェル１２と第２シェル２３をそれぞれ溶解する溶媒１２１を使用することもでき、この場合には溶媒１２１別に浸漬が別途に行われる。
【００７６】
ゲート電極２２は伝導性高分子からなる第２シェル１３に接している。
本発明による薄膜トランジスタ基板は液晶表示装置または有機発光装置等の表示装置に使用することができる。本発明による線状ナノ材料を用いると、線幅を減少させることができ、低電圧駆動が可能になる。これによって、画素のサイズを減少させることができる。また、線状ナノ材料はコアとシェルの厚さの調節が比較的に容易であって、有機半導体のバンドギャップエネルギーと有機絶縁体の漏れ電流レベルを容易に変化させることができる。
【００７７】
有機電気発光装置は、電気的な信号を受けて発光する有機物を利用した自発光型素子である。有機電気発光装置には陰極層（画素電極）、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陽極層（対向電極）が積層されている。本発明による薄膜トランジスタ基板のドレイン電極は陰極層と電気的に接続されて、データ信号を印加することができる。
本発明のいくつかの実施形態を図示し、説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から外れずに、本実施形態を変形できることが分かる。発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。
【図２】本発明による線状ナノ材料の製造方法を説明するための図面である。
【図３ａ】本発明の第１実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｂ】本発明の第２実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｃ】本発明の第３実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｄ】本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｅ】本発明の第５実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図３ｆ】本発明の第６実施形態による線状ナノ材料の斜視図である。
【図４ａ】本発明の第２実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図４ｂ】本発明の第３実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５ａ】本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５ｂ】本発明の第４実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第５実施形態による線状ナノ材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７ａ】本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【図７ｂ】本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【図７ｃ】本発明によって製造された線状ナノ材料の透過電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の第７実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
【図１０】本発明の第９実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１５０、１６０ 線状ナノ材料
１１ コア
１２、１３ シェル
２０ａ、２０ｂ 薄膜トランジスタ基板
２１ 絶縁基板
２２ ゲート電極
２３ 絶縁膜
２４、２５ 接触孔
２６ ソース電極
２７ ドレイン電極
２８ 層間絶縁膜
１００ 鋳型
１１０ 孔隙
１２０ バス
１２１ 溶媒
１５１ 開始剤
１５２ モノマー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と、
気相の有機物質を導入して、前記孔隙内に線状ナノ材料を形成する工程と、
を含むことを特徴とする線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２】
前記有機物質の導入を真空状態で行う請求項１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項３】
前記有機物質は、液状の前記有機物質を蒸発させて導入する請求項１又は２に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項４】
前記有機物質と異なる追加の有機物質を導入する工程をさらに含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項５】
前記有機物質は、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノール、ピロール、アニリン、チオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項６】
前記有機物質は、有機半導体を構成する低分子物質であり、前記線状ナノ材料は低分子凝集体である請求項１〜４いずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項７】
前記有機物質はペンタセン及び／又はルブレンを含む請求項６に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項８】
前記有機物質はモノマーであり、
前記モノマーを前記孔隙内で重合する工程をさらに含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項９】
前記重合を５０〜２００℃で行う請求項８に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１０】
前記有機物質を導入する前に、前記孔隙内に開始剤を導入する工程をさらに含む請求項８又は９に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１１】
前記開始剤は、ラジカル重合開始剤である請求項１０に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１２】
前記有機物質は、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン及びビニルフェノールからなる群から選択される１種以上の化合物を含む請求項１１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１３】
前記開始剤は、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル及び／又はベンゾイルパーオキシドを含む請求項１１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１４】
前記開始剤は酸化剤である請求項１０に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化剤はＦｅＣｌ3を含む請求項１４に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１６】
前記有機物質は、ピロール、アニリン及びチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物を含む請求項１４又は１５に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１７】
前記鋳型は酸化アルミニウム膜からなる請求項１〜１６のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１８】
前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程をさらに含む請求項１〜１７のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１９】
前記鋳型は酸化アルミニウム膜からなり、
前記線状ナノ材料と前記鋳型との分離を、前記鋳型をエッチングによって除去して行う請求項１８に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２０】
前記鋳型のエッチングには水酸化ナトリウム及び／又は塩酸を使用する請求項１９に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２１】
前記孔隙内に形成された前記線状ナノ材料は、コアと、前記コアを囲むチューブ形状のシェルとを含み、
前記シェルの両端部を除去する工程をさらに含む請求項１〜２０のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２２】
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体である請求項２１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２３】
前記シェルの両端部の除去を、前記鋳型内に形成された前記線状ナノ材料の両端に前記シェルを選択的に溶解させる溶媒を導入して行う請求項２１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２４】
前記溶媒は、アセトン及び／又はメチレンクロライドを含む請求項２２に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２５】
直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と、
前記孔隙内に開始剤を導入する工程と、
前記孔隙内に気相のモノマーを導入し、重合して線状ナノ材料を形成する工程と、
前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程とを含むことを特徴とする線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２６】
前記モノマーは、液状の前記モノマーを蒸発されて導入する請求項２５に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２７】
直径が２００ｎｍ以下であり、内部が空いているチューブ形状のシェルと、
前記シェルの内部に形成されているコアとを含むことを特徴とする線状ナノ材料。
【請求項２８】
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは伝導性高分子からなる請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項２９】
前記伝導性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項２８に記載の線状ナノ材料。
【請求項３０】
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは有機半導体である請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３１】
前記有機半導体は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項３０に記載の線状ナノ材料。
【請求項３２】
前記シェルと前記コアのうちのいずれか一つは有機絶縁体である請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３３】
前記有機絶縁体は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物請求項２９に記載の線状ナノ材料。
【請求項３４】
前記シェルは有機絶縁体であり、前記コアは有機半導体である請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３５】
前記シェルは前記コアの両端部で除去されている請求項３４に記載の線状ナノ材料。
【請求項３６】
前記コアはソリッドタイプであることを特徴とする、請求項３４に記載の線状ナノ材料。
【請求項３７】
前記コアと前記シェルの間に形成されている追加のシェルをさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３８】
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体であり、前記追加のシェルは伝導性高分子であることを特徴とする、請求項３７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３９】
前記コアはソリッドタイプである請求項３７に記載の線状ナノ材料。
【請求項４０】
有機半導体コアと、
前記有機半導体コアを囲む有機絶縁体シェルと、
前記有機絶縁体シェルを囲み、直径が２００ｎｍ以下である伝導性高分子シェルとを含むことを特徴とする線状ナノ材料。
【請求項４１】
前記有機半導体コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４０に記載の線状ナノ材料。
【請求項４２】
前記有機絶縁体シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４０に記載の線状ナノ材料。
【請求項４３】
前記伝導性高分子シェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物であり、ドーピングされている請求項４０に記載の線状ナノ材料。
【請求項４４】
チューブ形状であり有機絶縁体からなるシェル及び前記シェルの内部に形成されており有機半導体からなるコアを含み、両端部の前記有機半導体層が露出されている直径２００ｎｍ以下の線状ナノ材料と、
前記シェルによって覆われている前記コアに対応するゲート電極と、
前記コアの一端部に連結されているソース電極と、
前記コアの他端部に連結されているドレイン電極とを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
【請求項４５】
前記ゲート電極は前記シェルに接している請求項４４に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４６】
前記コアはソリッドタイプである請求項４４又は４５に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４７】
前記線状ナノ材料は、前記シェルを収容するチューブ形状であり、伝導性高分子からなる追加のシェルをさらに含む請求項４４〜４６のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４８】
前記ゲート電極は前記追加のシェルに接している請求項４７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４９】
前記追加のシェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項５０】
前記コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４４〜４９のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項５１】
前記シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４４〜５０のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１】
直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と、
気相の有機物質を導入して、前記孔隙内に線状ナノ材料を形成する工程と、
を含むことを特徴とする線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２】
前記有機物質の導入を真空状態で行う請求項１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項３】
前記有機物質は、液状の前記有機物質を蒸発させて導入する請求項１又は２に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項４】
前記有機物質と異なる追加の有機物質を導入する工程をさらに含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項５】
前記有機物質は、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノール、ピロール、アニリン、チオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項６】
前記有機物質は、有機半導体を構成する低分子物質であり、前記線状ナノ材料は低分子凝集体である請求項１〜４いずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項７】
前記有機物質はペンタセン及び／又はルブレンを含む請求項６に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項８】
前記有機物質はモノマーであり、
前記モノマーを前記孔隙内で重合する工程をさらに含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項９】
前記重合を５０〜２００℃で行う請求項８に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１０】
前記有機物質を導入する前に、前記孔隙内に開始剤を導入する工程をさらに含む請求項８又は９に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１１】
前記開始剤は、ラジカル重合開始剤である請求項１０に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１２】
前記有機物質は、メチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン及びビニルフェノールからなる群から選択される１種以上の化合物を含む請求項１１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１３】
前記開始剤は、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル及び／又はベンゾイルパーオキシドを含む請求項１１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１４】
前記開始剤は酸化剤である請求項１０に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化剤はＦｅＣｌ3を含む請求項１４に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１６】
前記有機物質は、ピロール、アニリン及びチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物を含む請求項１４又は１５に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１７】
前記鋳型は酸化アルミニウム膜からなる請求項１〜１６のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１８】
前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程をさらに含む請求項１〜１７のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項１９】
前記鋳型は酸化アルミニウム膜からなり、
前記線状ナノ材料と前記鋳型との分離を、前記鋳型をエッチングによって除去して行う請求項１８に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２０】
前記鋳型のエッチングには水酸化ナトリウム及び／又は塩酸を使用する請求項１９に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２１】
前記孔隙内に形成された前記線状ナノ材料は、コアと、前記コアを囲むチューブ形状のシェルとを含み、
前記シェルの両端部を除去する工程をさらに含む請求項１〜２０のいずれか１つに記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２２】
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体である請求項２１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２３】
前記シェルの両端部の除去を、前記鋳型内に形成された前記線状ナノ材料の両端に前記シェルを選択的に溶解させる溶媒を導入して行う請求項２１に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２４】
前記溶媒は、アセトン及び／又はメチレンクロライドを含む請求項２２に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２５】
直径２００ｎｍ以下の孔隙が形成されている鋳型を設ける工程と、
前記孔隙内に開始剤を導入する工程と、
前記孔隙内に気相のモノマーを導入し、重合して線状ナノ材料を形成する工程と、
前記線状ナノ材料と前記鋳型とを分離する工程とを含むことを特徴とする線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２６】
前記モノマーは、液状の前記モノマーを蒸発されて導入する請求項２５に記載の線状ナノ材料の製造方法。
【請求項２７】
直径が２００ｎｍ以下であり、内部が空いているチューブ形状のシェルと、
前記シェルの内部に形成されているコアとを含むことを特徴とする線状ナノ材料。
【請求項２８】
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは伝導性高分子からなる請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項２９】
前記伝導性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項２８に記載の線状ナノ材料。
【請求項３０】
前記シェルと前記コアのうちの少なくともいずれか一つは有機半導体である請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３１】
前記有機半導体は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項３０に記載の線状ナノ材料。
【請求項３２】
前記シェルと前記コアのうちのいずれか一つは有機絶縁体である請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３３】
前記有機絶縁体は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物請求項２９に記載の線状ナノ材料。
【請求項３４】
前記シェルは有機絶縁体であり、前記コアは有機半導体である請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３５】
前記シェルは前記コアの両端部で除去されている請求項３４に記載の線状ナノ材料。
【請求項３６】
前記コアはソリッドタイプであることを特徴とする、請求項３４に記載の線状ナノ材料。
【請求項３７】
前記コアと前記シェルの間に形成されている追加のシェルをさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３８】
前記コアは有機半導体であり、前記シェルは有機絶縁体であり、前記追加のシェルは伝導性高分子であることを特徴とする、請求項３７に記載の線状ナノ材料。
【請求項３９】
前記コアはソリッドタイプである請求項３７に記載の線状ナノ材料。
【請求項４０】
有機半導体コアと、
前記有機半導体コアを囲む有機絶縁体シェルと、
前記有機絶縁体シェルを囲み、直径が２００ｎｍ以下である伝導性高分子シェルとを含むことを特徴とする線状ナノ材料。
【請求項４１】
前記有機半導体コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４０に記載の線状ナノ材料。
【請求項４２】
前記有機絶縁体シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４０に記載の線状ナノ材料。
【請求項４３】
前記伝導性高分子シェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物であり、ドーピングされている請求項４０に記載の線状ナノ材料。
【請求項４４】
チューブ形状であり有機絶縁体からなるシェル及び前記シェルの内部に形成されており有機半導体からなるコアを含み、両端部の前記有機半導体層が露出されている直径２００ｎｍ以下の線状ナノ材料と、
前記シェルによって覆われている前記コアに対応するゲート電極と、
前記コアの一端部に連結されているソース電極と、
前記コアの他端部に連結されているドレイン電極とを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
【請求項４５】
前記ゲート電極は前記シェルに接している請求項４４に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４６】
前記コアはソリッドタイプである請求項４４又は４５に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４７】
前記線状ナノ材料は、前記シェルを収容するチューブ形状であり、伝導性高分子からなる追加のシェルをさらに含む請求項４４〜４６のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４８】
前記ゲート電極は前記追加のシェルに接している請求項４７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４９】
前記追加のシェルは、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項５０】
前記コアは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ペンタセン及びルブレンからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４４〜４９のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項５１】
前記シェルは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリビニルフェノールからなる群より選択される１種以上の化合物である請求項４４〜５０のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３９６８３（Ｐ２００７−３９６８３Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２００３０４（Ｐ２００６−２００３０４）
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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