[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20070040129A - 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법 - Google Patents

탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070040129A
KR20070040129A KR1020050095497A KR20050095497A KR20070040129A KR 20070040129 A KR20070040129 A KR 20070040129A KR 1020050095497 A KR1020050095497 A KR 1020050095497A KR 20050095497 A KR20050095497 A KR 20050095497A KR 20070040129 A KR20070040129 A KR 20070040129A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon nanotubes
self
conductive substrate
carbon nanotube
substrate
Prior art date
Application number
KR1020050095497A
Other languages
English (en)
Inventor
진용완
김종민
정희태
정태원
고영관
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050095497A priority Critical patent/KR20070040129A/ko
Priority to US11/455,192 priority patent/US7371696B2/en
Publication of KR20070040129A publication Critical patent/KR20070040129A/ko
Priority to US12/081,024 priority patent/US20100320439A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304Field-emissive cathodes
    • H01J1/3048Distributed particle emitters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/304Field emission cathodes
    • H01J2201/30446Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453Carbon types
    • H01J2201/30469Carbon nanotubes (CNTs)
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/221Carbon nanotubes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/734Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y10S977/742Carbon nanotubes, CNTs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/788Of specified organic or carbon-based composition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/842Manufacture, treatment, or detection of nanostructure for carbon nanotubes or fullerenes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법가 개시된다. 개시된 탄소나노튜브 구조체는 기판; 기판 상에 적층되는 것으로, 다수의 공극이 형성된 탄소나노튜브 지지층; 및 공극들을 통하여 노출된 기판 상에 그 일단이 부착되며, 그 측면은 탄소나노튜브 지지층에 의하여 지지되는 다수의 탄소나노튜브;를 구비한다.

Description

탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법{Carbon naanotubes structure and vertical alignement method of the carbon nanotubes}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 구조체를 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 구조체를 제조하기 위한 탄소나노튜브의 수직정렬 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 자기조립 단분자층 상에 콜로이드 단일층이 형성된 모습을 보여주는 SEM 사진이다.
도 4는 콜로이드 입자들 사이에 탄소나노튜브들이 수직으로 정렬된 모습을 보여주는 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 구조체를 이용한 전계방출 표시소자의 전계방출 특성을 측정하여 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 120... 자기조립 단분자층
130... 콜로이드 단일층 131... 콜로이드 입자
140... 탄소나노튜브
본 발명은 탄소나노튜브 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 기판 상에 탄소나노튜브가 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브(CNT: Carbon Nanotubes)는 그 독특한 구조적, 전기적 특성이 알려진 이래로 전계방출 표시소자(FED; Field Emission Display), 액정 표시소자(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트(back-light), 나노전자 소자(nanoelectronic device), 액츄에이터(actuator), 배터리(battery) 등 수많은 소자에 응용되고 있다. 전계방출 표시소자는 캐소드 전극 상에 형성된 전자방출원으로부터 전자들을 방출시키고, 이렇게 방출된 전자들이 애노드 전극 상에 형성된 형광체를 여기시켜 발광되도록 하는 표시장치이다. 이러한 전계방출 표시소자의 전자방출원으로서 최근에는 전자방출특성이 우수한 탄소나노튜브(CNT)가 주로 사용되고 있다. 보다 우수한 전계방출 표시소자를 제조하기 위해서는 전자방출원으로 사용되는 탄소나노튜브가 낮은 구동전압과 높은 방출 전류를 가져야 한다. 이를 위해서는 탄소나노튜브가 전극 상에 수직으로 정렬되어야할 필요가 있다.
탄소나노튜브를 정렬하는 방법은 직접성장-정렬법과 성장후-정렬법으로 구분될 수 있다. 직접성장-정렬법은 화학기상증착법(CVD;Chemical Vapor Deposition)에 의하여 탄소나노튜브들이 매우 잘 정렬된 고밀도의 나노구조체를 구현할 수 있지만, 높은 온도 조건이라는 단점 때문에 탄소나노튜브를 이용하는 전자소자에 응용 하는데 큰 제약이 있다.
성장후-정렬법에는 기질 표면의 화학적 개질을 통한 탄소나노튜브의 적층방법, 전기장 또는 자기장을 이용한 탄소나노튜브의 정렬방법 등이 있다. 이외에도, 여러 가지 리소그라피(lithography) 공정에 의해 기질의 표면을 특성화하고, 그 위에 탄소나노튜브를 선택적으로 배열하는 방법 등도 연구되고 있다. 그러나, 이러한 성장후-정렬법으로는 탄소나노튜브를 기판 상에 수직으로 정렬시키는 데에는 어려움이 있다. 최근에는 기질과 탄소나노튜브의 화학적 개질을 통하여 화학적 결합으로 탄소나노튜브를 기판 상에 수직으로 정렬하려는 연구가 다양하게 시도되고 있으나, 이러한 탄소나노튜브의 정렬방법은 탄소나노튜브의 높은 종횡비(aspect ratio) 때문에 많은 문제점이 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판 상에 탄소나노튜브가 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 탄소나노튜브 구조체는,
기판;
상기 기판 상에 적층되는 것으로, 다수의 공극이 형성된 탄소나노튜브 지지층; 및
상기 공극들을 통하여 노출된 상기 기판 상에 그 일단이 부착되며, 그 측면은 상기 탄소나노튜브 지지층에 의하여 지지되는 다수의 탄소나노튜브;를 구비한다.
상기 기판의 표면에는 상기 탄소나노튜브들과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층이 형성되어 있으며, 상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 공극들을 통하여 상기 자기조립 단분자층에 부착되는 것이 바람직하다. 여기서,상기 자기조립 단분자층은 2-carboxyethyl phosphonic acid 등과 같은 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질로 이루어질 수 있다.
상기 탄소나노튜브 지지층은 자기조립된 다수의 콜로이드 입자를 포함하는 콜로이드 단일층인 것이 바람직하며, 이때 상기 콜로이드 입자들 사이에 상기 공극들이 형성된다. 여기서, 상기 콜로이드 입자는 실리카(silica) 또는 폴리스타이렌(polystyrene)으로 이루어질 수 있다.
상기 기판은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 탄소나노튜브의 수직정렬 방법은,
제1 도전성 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 도전성 기판 상에 다수의 공극이 형성된 탄소나노튜브 지지층을 적층하는 단계; 및
상기 공극들을 통하여 노출된 상기 제1 도전성 기판 상에 탄소나노튜브들의 일단을 부착시키는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 제1 도전성 기판을 준비한 다음, 상기 제1 도전성 기판의 표면에 상기 탄소나노튜브들과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층을 형성하는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브 지지층을 적층하는 단계는 상기 자기조립 단분자층 상에 자기조립된 다수의 콜로이드 입자를 포함하는 콜로이드 단일층을 형성하는 단계인 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브들의 일단을 부착시키는 단계는, 제2 도전성 기판을 상기 콜로이드 단일층이 형성된 상기 제1 도전성 기판과 소정 간격 이격되게 배치하는 단계; 상기 제1 도전성 기판과 제2 도전성 기판 사이에 상기 탄소나노튜브들이 분산된 분산용액을 채우는 단계; 상기 제1 도전성 기판과 제2 도전성 기판 사이에 전기장을 인가하여 상기 분산용액 내에 있는 상기 탄소나노튜브들의 일단을 상기 콜로이드 입자들 사이에 형성된 공극들을 통하여 상기 자기조립 단분자층에 부착시키는 단계; 및 상기 분산용액 내의 용매를 제거하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제1 및 제2 도전성 기판에는 각각 양극 전압 및 음극 전압이 인가될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 한편, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명에 따른 실시예들은 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 구조체를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판(110)의 표면에는 후술하는 탄소나노튜브들(140)의 일단이 잘 부착될 수 있도록 소정의 물질층이 형성되어 있다. 상기 기판(110)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 물질층은 탄소나노튜브들(140)과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층(120)이 될 수 있다. 여기서, 상기 자기조립 단분자층(120)은 2-carboxyethyl phosphonic acid 등과 같은 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질로 이루어질 수 있다.
상기 자기조립 단분자층(120)의 상면에는 탄소나노튜브 지지층이 형성되어 있다. 여기서, 상기 탄소나노튜브 지지층에는 자기조립 단분자층(120)을 노출시키는 다수의 공극들이 형성되어 있다. 본 실시예에서, 상기 탄소나노튜브 지지층은 자기조립 단분자층(120) 상에 형성되는 콜로이드 단일층(130)이 될 수 있다. 여기서, 상기 콜로이드 단일층(130)은 자기조립된 다수의 콜로이드 입자(131)를 포함한다. 그리고, 상기 콜로이드 입자들(131) 사이에는 자기조립 단분자층(120)을 노출시키는 공극들이 형성된다. 상기 콜로이드 입자들(131)은 실리카(silica) 또는 폴리스타이렌(polystyrene) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 콜로이드 입자들(131) 사이에 형성된 공극들을 통하여 노출된 자기조립 단분자층(120) 상에는 탄소나노튜브들(140)의 일단이 부착되어 있다. 여기서, 종횡비(aspect ration)가 큰 상기 탄소나노튜브들(140)의 측면은 콜로이드 입자들(131) 에 의하여 지지되므로, 상기 탄소나노튜브들(140)은 콜로이드 입자들(131) 사이의 공극들을 통하여 자기조립 단분자층(120)이 형성된 기판(110) 상에 수직으로 정렬될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 기판(110)의 표면에 탄소나노튜브들(140)과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층(120)이 형성된 경우가 설명되었으나, 이러한 자기조립 단분자층이 형성됨이 없이 탄소나노튜브들(140)의 일단이 콜로이드 입자들 사이의 공극들을 통하여 노출된 기판(110) 상에 직접 부착되는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 탄소나노튜브 지지층으로 다수의 콜로이드 입자(131)를 포함하는 콜로이드 단일층(130)이 사용하였으나, 이외에도 다수의 공극이 형성된 소정의 물질층이 사용될 수도 있다.
이하에서는 전술한 탄소나노튜브 구조체를 제조하기 위하여 탄소나노튜브들을 수직으로 정렬하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2d는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 제1 도전성 기판(110)을 준비한다. 여기서, 상기 제1 도전성 기판(110)은 전술한 실시예에서의 기판에 해당된다. 상기 제1 도전성 기판(110)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제1 도전성 기판(110)의 상면에는 탄소나노튜브들(도 2d의 140)과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층(120)을 형성한다. 여기서, 상기 자기조립 단분자층(120)은 2-carboxyethyl phosphonic acid 등과 같은 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 자기조 립 단분자층(120)은 예를 들면 5mM의 2-carboxyethyl phosphonic acid를 만든 다음, 이 용액에 상기 제1 도전성 기판(110)을 소정 시간 담지함으로써 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 자기조립 단분자층(120)의 상면에 다수의 공극이 형성된 탄소나노튜브 지지층을 형성한다. 본 실시예에서 상기 탄소나노튜브 지지층은 자기조립 단분자층(120) 상에 형성된 콜로이드 단일층(130)이 될 수 있다. 여기서, 상기 콜로이드 단일층(130)은 자기조립된 다수의 콜로이드 입자(131)를 포함한다. 그리고, 상기 콜로이드 입자들(131) 사이에는 자기조립 단분자층(120)을 노출시키는 공극들이 형성된다. 이러한 콜로이드 입자들(131)은 실리카(silica) 또는 폴리스타이렌(polystyrene) 등으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 나노 사이즈, 예를 들면 대략 570nm 정도의 균일한 크기를 가지는 실리카 입자들을 프로판올 용액에 분산시킨 후, 이 용액을 자기조립 단분자층(120)이 형성된 상기 제1 도전성 기판(110) 위에 스핀 코팅(spin coating)하게 되면 상기 자기조립 단분자층(120)의 상면에 자기조립된 다수의 콜로이들 입자(131)를 포함하는 콜로이드 단일층(130)이 형성될 수 있다. 도 3에는 자기조립 단분자층(120) 상에 콜로이드 단일층(130)이 형성된 모습을 보여주는 SEM 사진이 도시되어 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 콜로이드 단일층(130)이 형성된 제1 도전성 기판(110)과 소정 간격 이격되게 제2 도전성 기판(150)을 배치한다. 여기서, 상기 제2 도전성 기판(150)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(150) 사이에 탄소나노튜브들(도 2의 140)이 분산된 분산용액(160)을 채운다. 여기서, 상기 제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(150)이 예를 들어 1~1.5mm 정도로 미세한 간격으로 이격된 경우에 상기 분산용액(160)은 모세관 현상에 의하여 제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(150) 사이에 채워질 수 있다.
이어서, 상기 제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(150)에 각각 소정의 양극전압 및 음극전압을 인가하게 되면, 상기 제1 도전성 기판(110)과 제2 도전성 기판(150) 사이에는 전기장이 형성된다. 그리고, 이렇게 형성된 전기장에 의하여 분산용액(160) 내의 탄소나노튜브들(140)은 그 일단이 콜로이드 입자들(131) 사이의 공극들을 통하여 노출된 자기조립 단분자층(120) 상에 부착된다. 이때, 상기 자기조립 단분자층(120)에는 탄소나노튜브들(140)과 친화력이 있는 작용기를 포함되어 있으므로, 상기 탄소나노튜브들(140)은 그 일단이 화학적 결합에 의하여 자기조립 단분자층(120) 상에 견고하게 부착된다. 그리고, 종횡비(aspect ratio)가 큰 상기 탄소나노튜브들(140)의 측면은 콜로이드 입자들(131)에 의하여 지지됨으로써, 상기 탄소나노튜브들(140)은 자기조립 단분자층(120)이 형성된 기판(110) 상에 수직으로 정렬될 수 있다.
마지막으로, 상기 분산용액(160) 및 제2 도전성 기판(150)을 제거하게 되면 도 2d에 도시된 바와 같이 콜로이드 단일층(130)이 형성된 기판(110) 상에 공극들을 통하여 탄소나노튜브들(140)이 수직으로 정렬된다. 도 4에는 콜로이드 입자들 (131)사이에 탄소나노튜브들(140)이 수직으로 정렬된 모습을 보여주는 SEM 사진이 도시되어 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 수직정렬 방법에 의하면, 종횡비(apect ratio)가 큰 탄소나노튜브들(140)은 그 일단이 콜로이드 입자들(131) 사이의 공극을 통하여 기판(110) 상에 부착되고 그 측면은 콜로이드 입자들(131)에 의하여 지지되므로, 탄소나노튜브들(140)이 기판(110) 상의 소정 위치에 수직으로 정렬될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브의 수직정렬 방법에 의하여 제조된 탄소나노튜브 구조체는 다양한 전자소자에 응용될 수 있으며, 특히 전계방출 표시소자(FED)의 전자방출원에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 구조체를 이용한 전계방출 표시소자의 전계방출 특성을 측정한 결과가 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 인가되는 전기장의 세기에 따라 전계방출 표시소자에 요구되는 전류 밀도가 얻어지는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 상에 다수의 콜로이드 입자를 포함하는 콜로이드 단일층을 형성함으로써 종횡비가 큰 탄소나노튜브들의 일단은 콜로이드 입자들 사이의 공극들을 통하여 기판 상에 부착되고 상기 탄소나노튜브들의 측면은 콜로이드 입자들에 의하여 지지된다. 이에 따라, 탄소나노튜브들이 기판 상의 소정 위치에 수직으로 정렬될 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 수직정렬 방법은 간단한 공정으로 탄소나노튜브들을 수직으로 정렬할 수 있으며, 또한 대면적의 전계방출 표시소자의 제조에 적용이 가능하다. 그리고, 고온 공정이 요구되지 않으므로 온도에 대한 제약이 적다.
셋째, 소량의 탄소나노튜브만으로도 기판 상에 탄소나노튜브들을 수직으로 정렬할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 수직정렬 방법에 의하면, 기판 상의 1cm2 면적에 탄소나노튜브들을 수직으로 정렬하는데 대략 0.2μg 정도가 사용되었다. 따라서, 1mg 정도의 탄소나노튜브로도 40인치의 전계방출 표시소자를 제작할 수 있게 된다.

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 적층되는 것으로, 다수의 공극이 형성된 탄소나노튜브 지지층; 및
    상기 공극들을 통하여 노출된 상기 기판 상에 그 일단이 부착되며, 그 측면은 상기 탄소나노튜브 지지층에 의하여 지지되는 다수의 탄소나노튜브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에는 상기 탄소나노튜브들과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층이 형성되어 있으며, 상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 공극들을 통하여 상기 자기조립 단분자층에 부착되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질은 2-carboxyethyl phosphonic acid를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 지지층은 자기조립된 다수의 콜로이드 입자를 포함하는 콜로이드 단일층이며, 상기 콜로이드 입자들 사이에 상기 공극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 콜로이드 입자는 실리카(silica) 또는 폴리스타이렌(polystyrene)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 구조체.
  9. 제1 도전성 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 도전성 기판 상에 다수의 공극이 형성된 탄소나노튜브 지지층을 적층하는 단계; 및
    상기 공극들을 통하여 노출된 상기 제1 도전성 기판 상에 탄소나노튜브들의 일단을 부착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 도전성 기판을 준비한 다음, 상기 제1 도전성 기판의 표면에 상기 탄소나노튜브들과 친화력이 있는 작용기를 포함하는 자기조립 단분자층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 인(phosphorous)을 함유하는 유기물질은 2-carboxyethyl phosphonic acid를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 지지층을 적층하는 단계는 상기 자기조립 단분자층 상에 자기조립된 다수의 콜로이드 입자를 포함하는 콜로이드 단일층을 형성하는 단계이며, 상기 콜로이드 입자들 사이에 상기 공극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 콜로이드 입자는 실리카(silica) 또는 폴리스타이렌(polystyrene)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들의 일단을 부착시키는 단계는,
    제2 도전성 기판을 상기 콜로이드 단일층이 형성된 상기 제1 도전성 기판과 소정 간격 이격되게 배치하는 단계;
    상기 제1 도전성 기판과 제2 도전성 기판 사이에 상기 탄소나노튜브들이 분산된 분산용액을 채우는 단계;
    상기 제1 도전성 기판과 제2 도전성 기판 사이에 전기장을 인가하여 상기 분산용액 내에 있는 상기 탄소나노튜브들의 일단을 상기 콜로이드 입자들 사이에 형성된 공극들을 통하여 상기 자기조립 단분자층에 부착시키는 단계; 및
    상기 분산용액 내의 용매를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 기판에는 각각 양극 전압 및 음극 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브의 수직정렬 방법.
KR1020050095497A 2005-10-11 2005-10-11 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법 KR20070040129A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050095497A KR20070040129A (ko) 2005-10-11 2005-10-11 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법
US11/455,192 US7371696B2 (en) 2005-10-11 2006-06-19 Carbon nanotube structure and method of vertically aligning carbon nanotubes
US12/081,024 US20100320439A1 (en) 2005-10-11 2008-04-09 Carbon nanotube structure and method of vertically aligning carbon nanotubes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050095497A KR20070040129A (ko) 2005-10-11 2005-10-11 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070040129A true KR20070040129A (ko) 2007-04-16

Family

ID=37911461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050095497A KR20070040129A (ko) 2005-10-11 2005-10-11 탄소나노튜브 구조체 및 탄소나노튜브의 수직정렬 방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US7371696B2 (ko)
KR (1) KR20070040129A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284274B1 (ko) * 2011-12-12 2013-07-08 한국과학기술원 나노채널 구조체를 구비하는 센서 및 그 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8702897B2 (en) * 2009-05-26 2014-04-22 Georgia Tech Research Corporation Structures including carbon nanotubes, methods of making structures, and methods of using structures
TW201119935A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Univ Nat Chiao Tung Catalytic seeding control method
US20110177322A1 (en) * 2010-01-16 2011-07-21 Douglas Charles Ogrin Ceramic articles and methods
US8225704B2 (en) 2010-01-16 2012-07-24 Nanoridge Materials, Inc. Armor with transformed nanotube material
US9273398B2 (en) 2010-01-16 2016-03-01 Nanoridge Materials, Inc. Metallized nanotubes
KR20140107968A (ko) * 2013-02-28 2014-09-05 한국전자통신연구원 그래핀 전사방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7375366B2 (en) * 2000-02-25 2008-05-20 Sharp Kabushiki Kaisha Carbon nanotube and method for producing the same, electron source and method for producing the same, and display
TWI292583B (en) * 2000-08-22 2008-01-11 Harvard College Doped elongated semiconductor articles, growing such articles, devices including such articles and fabicating such devices
AU2003210961A1 (en) * 2002-02-11 2003-09-04 Rensselaer Polytechnic Institute Directed assembly of highly-organized carbon nanotube architectures
US20070048181A1 (en) * 2002-09-05 2007-03-01 Chang Daniel M Carbon dioxide nanosensor, and respiratory CO2 monitors
US7316061B2 (en) * 2003-02-03 2008-01-08 Intel Corporation Packaging of integrated circuits with carbon nano-tube arrays to enhance heat dissipation through a thermal interface
US6969690B2 (en) * 2003-03-21 2005-11-29 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods and apparatus for patterned deposition of nanostructure-containing materials by self-assembly and related articles
US8481017B2 (en) * 2004-02-23 2013-07-09 Florida State University Research Foundation, Inc. Thin films for controlled protein interaction
US7691478B2 (en) * 2005-01-27 2010-04-06 Aculon, Inc. Thin films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284274B1 (ko) * 2011-12-12 2013-07-08 한국과학기술원 나노채널 구조체를 구비하는 센서 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20100320439A1 (en) 2010-12-23
US7371696B2 (en) 2008-05-13
US20070082426A1 (en) 2007-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101239395B1 (ko) 전계 방출원 및 이를 적용하는 소자 및 그 제조방법
CN101192490B (zh) 表面传导电子发射元件以及应用表面传导电子发射元件的电子源
CN101192494B (zh) 电子发射元件的制备方法
EP2096659B1 (en) Electron emission source, electric device using the same, and method of manufacturing the electron emission source
US7371696B2 (en) Carbon nanotube structure and method of vertically aligning carbon nanotubes
US8456073B2 (en) Field emission devices including nanotubes or other nanoscale articles
JP2017512179A (ja) 整列しているカーボンナノチューブの浮揚蒸発性組織化
JP5361162B2 (ja) グラファイトナノチューブの製造方法
Shimoi et al. Highly crystalline single-walled carbon nanotube field emitters: Energy-loss-free high current output and long durability with high power
KR100647303B1 (ko) 전기영동법을 이용한 탄소나노튜브의 수직 정렬방법
US20060249388A1 (en) Electrophoretic deposition method for a field emission device
KR101165809B1 (ko) 횡형 전계 방출 소자
US8110976B2 (en) Method of preparing field electron emitter and field electron emission device including field electron emitter prepared by the method
US20100181894A1 (en) Field electron emitter including nucleic acid-coated carbon nanotube and method of manufacturing the same
KR20110027182A (ko) Cnt 박막 패터닝 방법
KR101408251B1 (ko) 나노와이어의 배열 방법
KR20040025569A (ko) 그래파이트 나노파이버의 제작 방법, 전자 방출원 및 표시소자
JP4770017B2 (ja) Cnt膜及びその製造方法並びにcnt膜を用いた電界放出型冷陰極及び画像表示装置
KR100990231B1 (ko) 전자 방출원의 제조방법
JP2003257304A (ja) カーボンナノチューブの配列方法、カーボンナノチューブ集積体の製造方法及びカーボンナノチューブ集積体並びに電界電子放出素子
KR100993090B1 (ko) 젤 상태의 전도성 물질을 이용한 전계전자방출원 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 전계전자방출소자
WO2008001742A1 (fr) PROCÉDÉ DE FABRICATION DE STRUCTURES DE SUBSTRAT, STRUCTURE DE SUBSTRAT, ÉLÉMENT ÉMETTEUR D&#39;ÉLECTRONS, PROCÉDÉ DE FABRICATION D&#39;ÉLÉMENTS ÉMETTEUR D&#39;ÉLECTRONS, SOURCE D&#39;ÉLECTRONS, DISPOSITIF D&#39;AFFICHAGE D&#39;IMAGE, ET PUCE STRATIFI&amp;Eacute
KR20060013379A (ko) 전계 방출 전극의 제조방법
KR20070040647A (ko) 탄소나노튜브의 길이 균일화 방법 및 이를 이용한전계방출소자의 제조방법
KR101126296B1 (ko) 탄소나노튜브 시트 제조방법 및 이를 이용한 전계 방출 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application