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용액 공정을 사용하여 질화 붕소(boron nitride, BN) 분말(powder)을 용매(solvent)에 용해시켜 대면적을 기반으로 기판 위에 질화 붕소(BN) 박막을 형성하며,상기 용액 공정(solution process)을 사용하여 상기 질화 붕소(BN) 박막을 증착하여 제작한 드레인, 소스, 게이트를 구비하는 SWCNT-TFT(single-wall carbon nanotube thin film transistor)에 있어서,상기 SWCNT-TFT는 p-도핑된 실리콘 층 위에, 단일층 Al2O3, 중간층(BN, boron nitride), 단일층 Al2O3, 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 상기 탄소 나노튜브 위에 상층(BN, boron nitride)이 형성되며, 상기 상층(BN, boron nitride) 그 양단에 금(Au)이 형성되는 것을 특징으로 하는 SWCNT-TFT
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용액 공정을 사용하여 질화 붕소(boron nitride) 분말(BN powder)을 용매(solvent)에 용해시켜 대면적을 기반으로 기판 위에 질화 붕소(BN) 박막을 형성하며,상기 용액 공정(solution process)을 사용하여 상기 질화 붕소(BN) 박막을 증착하여 제작한 드레인, 소스, 게이트를 구비하는 SWCNT-TFT(single-wall carbon nanotube thin film transistor)를 제조하며, 상기 SWCNT-TFT는 p-도핑된 실리콘 층 위에, 단일층 Al2O3, 중간층(BN, boron nitride), 단일층 Al2O3, 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 상기 탄소 나노튜브 위에 상층(BN, boron nitride)이 형성되며, 상기 상층(BN, boron nitride) 그 양단에 금(Au)이 형성되는, 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제9항에 있어서, 상기 용액 공정은 a) 기판의 유기물 제거를 위해 기판 클리닝 단계; 및b) 유기 용매(organic solvent)에 50nm ~ 200nm 크기의 상기 BN 분말(BN powder)을 교반하여 분산 용액 제작 후, 상기 기판의 표면 에너지 증가를 위하여 일정 시간 동안 자외선(UV) 오존으로 처리하여 스핀 코팅기에 의해 기판에 용액 형태의 질화 붕소(BN)를 고르게 도포하는 스핀 코팅(spin coating) 공정 단계; 를 포함하는, 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제10항에 있어서,상기 기판 클리닝은 상기 기판의 유기물 제거를 위해 아세톤-메탄올-IPA 초음파 세척하는, 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제10항에 있어서, 상기 스핀 코팅은 b1) 상기 유기 용매에 상기 BN 분말(BN powder)을 교반하여 분산 용액을 제작하는 단계; b2) 상기 기판의 표면 에너지 증가를 위하여 20분 동안 자외선(UV) 오존으로 처리하는 단계;b3) 상기 스핀 코팅기를 사용하여 Si 기판에 용액 형태의 질화 붕소(BN)를 고르게 도포하는 단계; 및b4) 어닐링 과정에 의해 유기 용매 성분을 제거하는 단계; 를 포함하는 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제9항에 있어서, 상기 용액 공정은 c) PEI(polyethylenimine) 용액을 대기 분위기의 에어 브러시를 사용하여 기판 상에 흡착 및 어닐링하며, 상기 에어 브러시를 사용하여 용액에 분산된 BN 플레이크(BN flakes)를 상기 기판에 도포하는 스프레이(spray) 공정 단계를 포함하며,상기 스프레이 공정은 c1) PEI(polyethylenimine) 용액을 대기 분위기의 에어 브러시를 사용하여 기판 상에 흡착 및 어닐링하는 단계; c2) 상기 에어 브러시를 사용하여 용액에 분산된 BN 플레이크(BN flakes)를 기판에 도포하는 단계; 및 c3) 어닐링에 의해 PEI 용매를 제거하는 단계; 를 포함하는 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제9항에 있어서, 상기 용액 공정은 d) 에어로졸 증착(AD, aero-sol deposition) 공정 단계를 포함하며,상기 에어로졸 증착(AD, aero-sol deposition) 공정은 d1) 수송 기체(He 가스)를 에어로졸 챔버(deposition chamber)에 주입하는 단계; d2) BN 분말의 에어로졸 내부관을 통하여 이동되는 단계; 및 d3) 상기 에어로졸 챔버에 연결된 노즐을 통해 BN 분말(BN powder)을 상기 기판에 분사하는 단계; 를 포함하는 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제9항에 있어서, 용액 공정 처리 된 BN 박막(solution-processed BN thin films)의 두께는 100nm 인, 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제9항에 있어서, 상기 SWCNT-TFT의 중간층(BN, boron nitride)에 상기 BN 박막을 적용하여 제작된 소자에서는 BN 박막이 국부적으로 형성된 핀홀을 제거함으로써 누설전류가 감소하는, 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제9항에 있어서, 상기 SWCNT-TFT의 상층(BN, boron nitride)은 BN 증착(BN-encapsulation) 공정에 의해 도핑되어 SWCNT TFT의 문턱 전압 Vth(threadhold voltage) 값이 감소하여, 전력 소비를 줄이는, 용액 공정 기반 고품질 질화 붕소 박막 제조 및 소자 적용 방법
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제17항에 있어서, 상기 SWCNT-TFT의 문턱 전압 Vth가 감소하면, 이는 SWCNT-TFT의 동작이 depletion mode에서 enhancement mode로 전환되었음을 의미하며, SWCNT-TFT는 SWCNT 표면의 산소 또는 물 분자의 화학 흡수(chemical absorption of oxygen or water molecules)로 인해 양의 방향으로 이동하는 Vth(threshold voltage)를 나타내며, Vth가 음으로 이동된 결과는 증착 층으로써 BN 박막에서의 사용이 채널 내의 전하 캐리어와 SWCNT 의 표면 상에 흡수된 산소 또는 물 분자에 의해 유도된 계면 국부적인 상태(interfacial localized states)의 상호 작용을 억제하고, 전하 캐리어의 상호작용 억제 효과는 용액 공정 처리된 BN 박막으로 증착된 SWCNT-TFT의 서브 임계 스윙(sub-threshold swing, S
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제18항에 있어서, 상기 상층에 BN층의 패시베이션 막(passivation films)을 추가로 증착한 후에, 직선 영역에서 선형 전계 효과 이동도(linear field-effect mobility)는 감소하며, 증착 층(encapsulation layer)으로써 BN 박막을 사용한 후에 SWCNT-TFT의 게이트 전압이 1
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제18항에 있어서, 상기 중간층 및 상기 증착 층(encapsulation layer)에 용액 공정 처리된 BN 박막(solution-processed BN thin films)을 사용하여 제작된 상기 SWCNT-TFT는 전기 특성이 향상된 소자 성능을 보였으며, 용액 공정 처리된 고유 전율 유전막들(solution-processed high-k dielectric films)의 누설 전류 밀도(leakage current density)가 감소되었으며, SWCNT TFT의 문턱 전압 Vth, 서브 임계 스윙(sub-threshold swing, S
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