微图案形成方法和使用其的微通道晶体管和微通道发光晶体管的形成方法

技术领域

本发明涉及一种使用有机线或有机-无机混合线形成微图案的方法，更具体 地，涉及一种使用有机线或有机-无机复合线作为图案化掩模来形成微图案的方 法以及使用其来形成电子器件的方法。

背景技术

目前，由于能够在衬底上形成纳米级图案的方法多数基于真空技术，故这 些方法复杂且昂贵。例如，电子束光刻可在真空中形成微图案。然而，由于可 形成图案的区域相对局部化，因此为了大面积形成微图案可能需要相对大量的 时间和成本。此外，关于在半导体工艺中使用的光刻法，图案的大小受光源的 波长影响。因此，必须包括一件使用深紫外线（UV）光源的昂贵设备，如248nm  KrF准分子激光器或193nm ArF准分子激光器以实现纳米级图案。尽管如此， 分辨率可被限于约0.1μm。因此，可能需要新的技术方法以用于减少图案大小和 成本。

Northwestern University的Mirkin和其同事使用金属纳米线制备具有纳米间 隔的电极（参见L.Qin,S.Park,L.Huang,C.A.Mirkin,Science,309,113-115 (2005)）。金-银-金（或金-镍-金）形式的纳米线被制备且任意分散在衬底上，然 后使金/钛或二氧化硅（SiO2）沉积在其上。通过超声处理使金-银-金（或金-镍- 金）纳米线与衬底分离，然后仅从金-银-金（或金-镍-金）纳米线选择性地蚀刻 银（或镍）以在金层之间存在银（或镍）的位置处形成纳米间隔。由于可在通 过上述方法制得的纳米线电极中形成最小尺寸为5nm的纳米间隔，故可制造具 有高分辨率的纳米级装置。

然而，上述方法可具有下列缺点：（1）由于在上述方法中纳米线被随意分 散，故纳米间隔的位置和方向不能被精确地控制。由于纳米间隔的位置和方向 必须被控制以规则地布置纳米级器件，故上述方法不能用于集成纳米级器件。 （2）为了使用通过上述方法制备的金属纳米线来制造器件，探测电极必须被精 确地沉积在金属纳米线的两端上。由于出于该目的必须使用高成本的电子束光 刻技术，故上述方法可能不适于大面积生产或大量生产。（3）上述方法具有差 的再现性，因此难以用于实际器件。

诺基亚研究中心（Nokia Research Center）的Coli和剑桥大学的Ferrari及其 同事将无机纳米线分散在硅衬底上且使用它们作为蚀刻掩模（参见A.Colli,A. Fasoli,S.Pisana,Y.Fu,P.Beecher,W.I.Miline,A.C.Ferrari,Nano Letters,8, 1358-1362.(2008)）。然而，由于在该方法中纳米线也是随意分散在衬底上，故 该方法可具有上文描述的三个缺点。

因此，需要开发一种形成微图案的方法，该方法克服了上文描述的在对齐、 再现性、和大面积生产或大量生产方面的缺点。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种形成微图案的方法，该方法能够精确地控制图案的位置 和方向且形成大面积的图案，以及一种使用该方法形成电子器件的方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种形成微图案的方法，该方法包括：在 衬底上形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩 模图案；在形成有有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案的衬底的整个表 面上形成材料层；以及，从衬底上除去有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模 图案，以只保留衬底的未形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案的一 部分上的材料层。

具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 可通过电场辅助机器人喷嘴印刷、直接尖端拉丝（direct tip drawing）、弯月面导 向直接写入（Meniscus-guided Direct Writing）、熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、 凝胶纺丝、或静电纺丝而制造。

在电场辅助机器人喷嘴印刷中使用的电场辅助机器人喷嘴印刷机可包括： 溶液储存装置，该溶液储存装置供给待排出的溶液；喷嘴，该喷嘴排出由溶液 储存装置供给的溶液；电压施加装置，该电压施加装置向喷嘴施加高电压；平 整的且可移动的收集器，从喷嘴排出而形成的有机线或有机-无机混合线在该收 集器上对齐；机器人平台，该机器人平台安装在收集器的下方以使收集器沿着 x-y方向（水平方向）移动；微距控制器，该微距控制器控制喷嘴和收集器之间 的在z方向（垂直方向）上的距离；以及底板，该底板设置在所述机器人平台 的下方以保持收集器的平整度并抑制机器人平台运行期间产生的振动。

通过电场辅助机器人喷嘴印刷形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模 图案可包括：将有机材料或有机-无机混合材料与蒸馏水或有机溶剂相混合以制 备有机溶液；将该有机溶液放置在电场辅助机器人喷嘴印刷机的溶液储存装置 中；通过电场辅助机器人喷嘴印刷机的电压施加装置向喷嘴施加高电压，同时 使溶液储存装置中的有机溶液从喷嘴排出；以及，使所述收集器移动，同时将 由喷嘴排出的有机溶液形成的有机线或有机-无机混合线在收集器上的衬底上对 齐。

根据本发明的另一方面，提供一种形成微图案的方法，包括：在衬底上形 成图案形成层；在衬底上形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线蚀刻掩模图 案或有机-无机混合线蚀刻掩模图案；通过使用有机线蚀刻掩模图案或有机-无机 混合线蚀刻掩模图案作为蚀刻掩模来蚀刻图案形成层；以及，从衬底上选择性 地除去有机线蚀刻掩模图案或有机-无机混合线蚀刻掩模图案。

具有圆形截面或椭圆形截面的有机线蚀刻掩模图案或有机-无机混合线蚀刻 掩模图案可通过电场辅助机器人喷嘴印刷法、直接尖端拉丝、弯月面导向直接 写入、熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、凝胶纺丝、或静电纺丝来制造。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成具有底栅结构的微通道晶体管的 方法，该方法包括：在衬底上形成栅电极；在栅电极上形成栅极介电层；在栅 极介电层上形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合 线掩模图案；在栅极介电层和有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案上形 成用于源电极和漏电极的材料层；通过从衬底上剥离有机线掩模图案或有机-无 机混合线掩模图案而形成源电极和漏电极；以及，在源电极和漏电极上形成有 源层。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成具有顶栅结构的微通道晶体管的 方法，该方法包括：在衬底上形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图 案或有机-无机混合线掩模图案；在有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 上形成用于源电极和漏电极的材料层；通过从衬底上剥离有机线掩模图案或有 机-无机混合线掩模图案而形成源电极和漏电极；在源电极和漏电极上形成有源 层；在有源层上形成栅极介电层；以及，在栅极介电层上形成栅电极。

具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 可通过电场辅助机器人喷嘴印刷法、直接尖端拉丝、弯月面导向直接写入、熔 融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、凝胶纺丝、或静电纺丝来制造。

有源层可通过热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积、化学气相沉积,、旋涂、 浸涂、滴铸或溅射而形成。此外，有源层可通过使用电场辅助机器人喷嘴印刷 机以有机线的形状形成。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成具有底栅结构的微通道发光晶体 管的方法，该方法包括：在衬底上形成栅电极；在栅电极上形成栅极介电层； 在栅极介电层上形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机 混合线掩模图案；在栅极介电层和有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 上形成用于源电极和漏电极的材料层；通过从衬底上剥离有机线掩模图案或有 机-无机混合线掩模图案而形成源电极和漏电极；以及，在源电极和漏电极上形 成发光有源层。

根据本发明的另一方面，提供了一种形成具有顶栅结构的微通道发光晶体 管的方法，该方法包括：在衬底上形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩 模图案或有机-无机混合线掩模图案；在有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模 图案上形成用于源电极和漏电极的材料层；通过从衬底上剥离有机线掩模图案 或有机-无机混合线掩模图案而形成源电极和漏电极；在源电极和漏电极上形成 发光有源层；在发光有源层上形成栅极介电层；以及，在栅极介电层上形成栅 电极。

具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 可通过电场辅助机器人喷嘴印刷法、直接尖端拉丝、弯月面导向直接写入、熔 融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、凝胶纺丝、或静电纺丝来制造。

发光有源层可包括无机发光半导体的粒子、量子点、杆、线、或薄膜，无 机发光半导体选自GaAs、AlGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、GaN、InGaN、ZnSe、 CdSe、CdTe和CdS；有机发光聚合物半导体材料，选自聚（9-乙烯基咔唑）或 其衍生物、聚（9,9’-二辛基芴-共-联噻吩）（F8T2）或其衍生物、聚（9,9’-二辛 基芴-共-苯并噻二唑）（F8BT）或其衍生物、聚对苯乙烯撑 （poly(p-phenylenevinylene)）或其衍生物、聚苯撑（poly(p-phenylene)）或其衍 生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚芴或其 衍生物、以及聚（螺-芴）（poly(spiro-fluorene)）或其衍生物；有机发光低分子 量半导体材料，选自并四苯、红荧烯、α,ω-双（联苯基）三噻吩（BP3T）、α-五 噻吩（α-5T）、α-六噻吩（α-6T）、以及N,N’-二十三烷基苝-3,4,9,10-四羧二酰亚 胺（P13）；或其混合物。由于全部的荧光材料、磷光材料、或其组合可包括在 本发明中，故发光有源层不特别限于特定的发光材料。

发光有源层还可包括促进空穴和电子注入的离子掺杂剂。离子掺杂剂可包 括四丙基四氟硼酸铵（TPABF4）、四丁基四氟硼酸铵（TBABF4）、三氟甲烷磺酸 锂（LiOTf）、三氟甲烷磺酸钾（KTf）和三氟甲烷磺酸钠（NaTf）。

发光有源层可通过热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积、化学气相沉积、旋 涂、浸涂、滴铸或溅射而形成。

发光有源层可通过使用电场辅助机器人喷嘴印刷机以有机线的形状形成。

有益效果

根据本发明的一个方面的形成具有微间距的图案的方法，可通过形成具有 圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案，并且在 该有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案上形成材料层，然后除去有机线 掩模图案或有机-无机混合线掩模图案，而在大面积上且在所需的位置处精确地 形成具有微间距的图案。由于有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案的形 成可在室温或大气压下进行，故该方法可替代常规的高成本的形成微图案的方 法，例如光刻和电子束光刻。

根据本发明的另一方面的形成微通道晶体管的方法可通过借助有机线掩模 图案或有机-无机混合线掩模图案形成具有微间距的源电极和漏电极来制造具有 微通道的高性能晶体管器件。

此外，根据本发明的另一方面的形成微通道发光晶体管的方法可通过借助 有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案形成具有微间距的源电极和漏电极 以通过源电极和漏电极促进空穴和电子注入到有源层中，来制造发光效率高的 发光晶体管。

附图说明

图1为顺序示出根据本发明的实施方式的形成微图案的方法的流程图；

图2a和图2b分别为在根据本发明的实施方式的微图案形成期间，在通过电 场辅助机器人喷嘴印刷而形成有机线掩模或有机-无机混合线掩模中所使用的电 场辅助机器人喷嘴印刷机100的示意性透视图和侧视图；

图3a至图3c为顺序示出根据本发明的实施方式的形成具有微间距的图案的 方法的剖视图；

图4a至图4c为对应于图3a至图3c的透视图；

图5a至图5d为示出根据本发明的实施方式的形成具有底栅结构的微通道晶 体管的方法的剖视图；

图6a至图6d为示出根据本发明的实施方式的形成具有顶栅结构的微通道晶 体管的方法的剖视图；

图7a至图7d为顺序示出根据本发明的实施方式的形成微图案的方法的剖视 图；

图8为示出根据示例1形成的具有纳米间隔的金图案的扫描电子显微镜 （SEM）显微照片；

图9为示出根据示例2形成的由金制成的具有纳米间隔的方形图案的SEM 显微照片；

图10a和图10b为示出根据示例3形成的纳米通道并五苯薄膜晶体管的SEM 显微照片；

图11为示出根据示例3形成的纳米通道并五苯薄膜晶体管的漏电流相对于 栅电压的曲线图；

图12为示出根据示例4形成的纳米通道有机纳米线晶体管的SEM显微照 片；

图13为示出根据示例4形成的纳米通道有机纳米线晶体管的漏电流相对于 栅电压的曲线图；以及

图14为示出根据示例6形成的纳米通道F8T2薄膜发光晶体管的光学显微 照片。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的示例性 实施方式。然而，本发明可实现为许多不同的形式且不应被解释为限于本文所 描述的实施方式；相反，这些实施方式被提供以使该公开是充分的且完全的， 且将本发明的思想充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为清晰起见使层 和区域的厚度增大。在全文中，相同的附图标记指相同的元件。

在本说明书中，术语“有机-无机混合”表示有机材料和无机材料相混合。

图1为顺序示出根据本发明实施方式的形成微图案的方法的流程图。

参照图1，首先，在衬底上形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图 案（S110）。所形成的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案可具有均一的 直径。例如，所形成的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案可具有在约 10nm至约100μm范围内的直径。

有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案可通过在任意取向图案 （random oriented pattern）和对齐图案中选择而形成。在有机线或有机-无机混 合线的对齐图案中，两个或更多个平行线之间的角度公差在0度至10度的范围 中。此外，相对于每根线的印刷方向，所对齐的图案的平直度在0%至10%的范 围中。此外，所形成的有机线或有机-无机混合线的对齐图案可具有均一的间距。 例如，所形成的有机线或有机-无机混合线的对齐图案的间距可在约10nm至约 100cm的范围中。同时，不满足上述条件的图案被定义为任意取向的图案。任 意取向的图案可具有各种形状（如圆形、椭圆形、弧形、线形和弯曲形状）的 组合。

所形成的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案可具有圆形截面或椭 圆形截面。如果有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案的截面不是圆形的 或椭圆形的，则当在掩模图案上形成材料层时，以连续的形状形成掩模图案上 的材料层和未形成掩模图案的部分上的材料层。此时，当除去掩模图案时，在 未形成掩模图案的部分上的材料层中，靠近掩模图案的材料层的部分与掩模图 案上的材料层一起被除去，因而不能形成精确的微图案。此外，在掩模图案的 截面不是圆形的或椭圆形的情况下，由于掩模图案和衬底之间的接触面积增大， 故掩模图案不能被合适地除去。因此，可使用具有圆形截面或椭圆形截面的有 机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案。

具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 可通过电场辅助机器人喷嘴印刷、直接尖端拉丝（Direct tip drawing）（参见J.Shi, M.Guo,B.Li,Appl.Phys.Lett.,93,121101(2008)）、弯月面导向直接写入 (Meniscus-guided Direct Writing)（参见J.T.Kim,S.K.Seol,J.Pyo,J.S.Lee,J.H. Je,G.Margaritondo,Adv.Mater.23,1968-1970(2011)）、熔融纺丝(Melt spinning) （参见S.Kase,T.Matsuo,J.Polymer.Sci.Part A,3,2541-2554(1965)）、湿法纺丝 (Wet spinning)（参见G.C.East,Y.Qin,J.Appl.Polymer Sci.50,1773-1779 (1993)）、干法纺丝(Dry spinning)（参见S.Gogolewski,A.J.Pennings,Polymer,26, 1394-1400(1985)）、凝胶纺丝(Gel spinning)（参见R.Fukae,A.Maekawa,O. Sangen,Polymer,46,11193-11194(2005)）或静电纺丝(Electrospinning)（参见V. Thavasi,G.Singh,S.Ramakrishna,Energy Environ.Sci.1,205-221(2008)）。然而， 本发明不限于此。

接着，在形成有有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案的衬底的整个 表面上形成待形成为图案的材料层（S120）。例如，材料层可由金属、半导体无 机材料、导电无机材料、绝缘无机材料、有机聚合物半导体、有机低分子量半 导体、有机导电聚合物、有机绝缘聚合物、或其混合物制成。

随后，从形成有材料层的衬底除去有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模 图案（S130）。则材料层的在有机线或有机-无机混合线上的部分也一起除去，从 而形成具有与有机线或有机-无机混合线的直径相对应的微间距的图案。

图2a和图2b分别为在根据本发明的实施方式的微图案形成期间，在通过电 场辅助机器人喷嘴印刷而形成有机线掩模或有机-无机混合线掩模中所使用的电 场辅助机器人喷嘴印刷机100的示意性透视图和侧视图。

参照图2a和图2b，根据本发明的电场辅助机器人喷嘴印刷机100包括溶液 储存装置10、排出控制器20、喷嘴30、电压施加装置40、收集器50、机器人 平台60、衬底61和微距控制器70。

溶液储存装置10为容纳有机溶液且将有机溶液供给到喷嘴30以使喷嘴30 能够排出有机溶液的部件。溶液储存装置10可具有注射器形状。溶液储存装置 10可由塑料、玻璃、或不锈钢制成，但本发明不限于此。溶液储存装置10的储 存容量可选自约1μl至约5,000ml的范围内，但并不限于此。例如，溶液储存 装置10的储存容量可选自约10μl至约50ml的范围内。在溶液储存装置10由 不锈钢制成的情况下，提供能够将气体注入溶液储存装置10的进气口（未示出）， 从而可通过使用气体压力将有机溶液注入到溶液储存装置的外部。同时，可使 用多个溶液储存装置10以形成具有核壳结构的有机线或有机-无机混合线。

排出控制器20是向溶液储存装置10中的有机溶液施加压力，以使溶液储 存装置10中的有机溶液通过喷嘴30以一定的速度排出的部件。泵调节器或气 体压力调节器可用作排出控制器20。排出控制器20可将有机溶液的排出速度控 制在1nl/min至50ml/min的范围中。在使用多个溶液储存装置10的情况下，可 通过在每个溶液储存装置10中设置单独的排出控制器20而独立地操作该多个 溶液储存装置10。在不锈钢制成的溶液储存装置10的情况下，气体压力调节器 （未示出）可用作排出控制器20。

喷嘴30是从溶液储存装置10接收有机溶液并排出有机溶液的部件，所排 出的有机溶液可在喷嘴30的端部形成液滴（drop）。喷嘴30的直径可在约100nm 至约1.5mm的范围中，但并不限于此。

喷嘴30可包括单喷嘴、双同心（dual-concentric）喷嘴和三同心 （triple-concentric）喷嘴。在形成具有核壳结构的有机线或有机-无机混合线的 情况下，可通过使用双同心喷嘴或三同心喷嘴来使两种或更多种类的有机溶液 排出。在这种情况下，两个或三个溶液储存装置10可连接至双同心喷嘴或三同 心喷嘴。

电压施加装置40用以向喷嘴30施加高电压且可包括高电压发生装置。例 如，电压施加装置40可通过溶液储存装置10电连接至喷嘴30。电压施加装置 40可施加的电压范围为约0.1kV至约50kV，但本发明并不限于此。接地的收集 器50和具有通过电压施加装置40施加的高电压的喷嘴30之间可存在电场，在 喷嘴30的端部处形成的液滴通过所述电场形成泰勒锥（Taylor cone），并在其端 部处连续地形成有机线或有机-无机混合线。

收集器50是由从喷嘴30排出的有机溶液形成的有机线或有机-无机混合线 所对齐并贴附的部件。收集器50具有平整的形状并可通过其下方的机器人平台 60而在水平面上移动。相对于施加至喷嘴30的高电压，收集器50相对接地。 附图标记51表示收集器50接地。收集器50可由导电性材料（例如，金属）制 成，并可具有的平整度范围为0.5μm至10μm（平整度表示在完全水平的平面 的平整度的值为0时，实际平面与完全水平的平面的最大误差值。例如，一个 平面的平整度为该平面的最低点和最高点之间的距离）。

机器人平台60是使收集器50移动的装置。机器人平台60由伺服电机（servo  motor）驱动并且可以精确的速度移动。例如，机器人平台60可被控制为在水平 平面上沿x轴和y轴两个方向移动。例如，机器人平台60可由沿x轴方向移动 的x轴机器人平台60a和沿y轴方向移动的y轴机器人平台60b构成。机器人 平台60的可移动距离在10nm以上至100cm以下的范围中，但并不限于此。机 器人平台60的可移动距离可以在10μm以上至20cm以下的范围中。机器人平 台60的移动速度可控制在1mm/min至60,000mm/min的范围中，但并不限于此。 机器人平台60可安装在底板61上，且底板61可具有的平整度范围为0.1μm至 5μm。可通过底板61的平整度恒定地调节喷嘴30和收集器50之间的距离。即， 由于底板61的平整度高，故喷嘴30和在底板61上移动的机器人平台60上设 置的收集器50之间的距离可被恒定地调节。此外，底板61可抑制由机器人平 台60的运行而发生的振动，从而能够控制有机线图案或有机-无机混合线图案的 精度。

微距控制器70是用以控制喷嘴30和收集器50之间的距离的手段。微距控 制器70通过使溶液储存装置10和喷嘴30垂直地移动，可调节喷嘴30和收集器 50之间的距离。

微距控制器70可由进给装置（jog）71和测微计（micrometer）72构成。进 给装置71可用于以mm或cm为单位粗调节距离，测微计72可用于调节最小 10μm的微距。通过进给装置71使喷嘴30靠近收集器50，然后可通过测微计 72准确地调节喷嘴30和收集器50之间的距离。通过使用微距控制器70可将喷 嘴30和收集器50之间的距离调节在10μm至20mm的范围中。例如，通过使用 机器人平台60可使与x-y平面平行的收集器50在x-y平面上移动，并且通过使 用微距控制器70可沿着z轴方向调节喷嘴30和收集器50之间的距离。

在计算出静电纺丝中从喷嘴射出的纳米纤维的三维路径的D.H.Reneker,A. L.Yarin,H.Fong,S.Koombhongse,"Bending instability of electrically charged  liquid jets of polymer solutions in electrospinning"J.Appl.Phys.,87,9, 4531-4546(2000)的论文中，公开了收集器和喷嘴之间的距离越大，纳米纤维的 扰动（perturbation）越大。根据所述论文，

$x={10}^{-3}L\cos \left(\frac{2\pi }{\lambda }z\right)\frac{h-z}{h}$…………式（1a）

$x={10}^{-3}L\sin \left(\frac{2\pi }{\lambda }z\right)\frac{h-z}{h}$…………式（1b）

其中，x、y分别是在与收集器平行的平面上x轴方向和y轴方向的位置，L 是表示长度尺度的常数，λ是扰动波长（perturbation wavelength），z是有机线或 有机-无机混合线的相对于收集器（z=0）的垂直位置，h是喷嘴和收集器之间的 距离。通过上式（1a）及式（1b）可知，对于相同的z值，收集器和喷嘴之间的 距离h越大，表示有机线或有机-无机混合线的扰动的x、y值越大。

实际上，由喷嘴端部的液滴生成并向外伸长的有机线或有机-无机混合线， 在生成该线的喷嘴附近沿着垂直于收集器的z方向几乎为直线的形状。然而， 随着有机线或有机-无机混合线远离喷嘴，有机线或有机-无机混合线的横向速度 （lateral velocity）增大，从而可使有机线或有机-无机混合线弯曲。

在本发明的实施例中使用的电场辅助机器人喷嘴印刷机100，可将喷嘴30 和收集器50之间的距离充分减少至十微米至数十微米，从而可以使纳米线在被 扰动之前以直线形式掉落在收集器50上。因此，可通过收集器50的移动来形 成有机线图案或有机-无机混合线图案。

相比通过喷嘴的移动来形成有机线图案或有机-无机混合线图案，通过收集 器的移动来形成有机线图案或有机-无机混合线图案可通过减少有机线图案或有 机-无机混合线图案的扰动变量，来形成更精确的有机线图案或有机-无机混合线 图案。

同时，电场辅助机器人喷嘴印刷机100可放置在壳体80中。所述壳体80 可由透明材料制成。壳体80可密封并且可以通过进气口（未示出）将气体注入 壳体80中。所注入的气体可以是氮气、干燥空气等，通过注入所述气体，使易 受水分氧化的有机溶液可保持稳定。并且，在壳体80中可设置通风机81 （ventilator）和灯82。通风机81和电灯82可设置在适当的位置。通风机81可 通过控制壳体80中的蒸气压（由溶剂产生）而控制在形成有机线或有机-无机混 合线期间的溶剂的蒸发速度。在需要溶剂快速蒸发的机器人喷嘴印刷中，可通 过控制通风机81的速度来促进溶剂的蒸发。溶剂的蒸发速度可影响有机线或有 机-无机混合线的形状和电性能。在溶剂的蒸发速度比较高的情况下，在形成有 机线或有机-无机混合线之前，溶液在喷嘴的端部处变干从而可堵塞喷嘴。在溶 剂的蒸发速度比较低的情况下，不形成固体的有机线或固体的有机-无机混合线， 而液态的有机线或有机-无机混合线可被放置在收集器上。由于液态的有机溶液 形成的线的电性能较差，因此不能将其用于制造器件。因此，由于溶剂的蒸发 速度影响有机线或有机-无机混合线的形成及特性，因此通风机81可在形成有机 线或有机-无机混合线中起重要的作用。

图3a至图3c为顺序示出根据本发明的实施方式的形成具有微间距的图案的 方法的剖视图，且图4a至图4c为对应于图3a至图3c的透视图。在图3a和图 4a中还示出了在形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111中使用的 电场辅助机器人喷嘴印刷机100。然而，形成有机线掩模图案或有机-无机混合 线掩模图案111的方法并不限于使用电场辅助机器人喷嘴印刷机的方法。

参照图3a和图4a，通过使用在图2a和图2b中描述的电场辅助机器人喷嘴 印刷机100而在衬底101上形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 111。

衬底101可由导体材料（如铝、铜、镍、铁、铬、钛、锌、铅、金和银）、 半导体材料（如硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs））和绝缘材料（如玻璃、 塑料膜和纸）制成，但本发明不限于此。衬底101的厚度可在50μm至50mm的 范围内，但并非限于此。

在下文中，描述了通过使用电场辅助机器人喷嘴印刷机100而形成有机线 掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111的方法。首先，使有机材料与蒸馏水 或有机溶剂混合以制备有机溶液。可使用有机低分子量半导体、有机聚合物半 导体、导电聚合物、绝缘聚合物或其混合物作为有机材料，但有机材料不限于 此。有机低分子量半导体材料的示例可为6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基并五 苯)、三乙基甲硅烷基乙炔基双噻吩蒽（TES ADT）、或[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯 （PCBM）、但有机低分子量半导体材料并不限于此。有机聚合物半导体或导电 聚合物材料的示例可为包括聚（3-己基噻吩）（P3HT）或聚（3,4-乙烯二氧噻吩） (PEDOT)的聚噻吩衍生物、聚（9-乙烯基咔唑）（PVK）或其衍生物、聚对苯乙 烯撑（poly(p-phenylene vinylene)）或其衍生物、聚芴或其衍生物、聚苯胺或其 衍生物、或聚吡咯或其衍生物，但有机聚合物半导体或导电聚合物材料并不限 于此。绝缘聚合物材料可包括聚氧化乙烯（PEO）、聚苯乙烯（PS）、聚已酸内 酯（PCL）、聚丙烯腈(PAN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰亚胺、聚（偏 二氟乙烯）（PVDF）或聚氯乙烯(PVC)，但绝缘聚合物材料并不限于此。

材料（其中，无机材料包括在有机材料中）被称为“有机-无机混合材料”。 在形成有机-无机混合线的情况下，无机材料可被包括在上述有机材料中，无机 材料诸如：具有纳米尺寸的粒子、线、带、或杆的形状的半导体、金属、金属 氧化物、金属或金属氧化物的前驱体、碳纳米管（CNT）、还原后的石墨烯氧化 物、石墨烯、石墨烯量子点、石墨烯纳米带、石墨、或具有由纳米尺寸的半导 体粒子（CdSe、CdTe、CdS等）形成的核的量子点。有机溶剂为能够溶解有机 材料的溶剂，可以使用例如二氯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、氯苯、二氯苯、 苯乙烯、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二甲苯、甲苯、环己烯、异丙醇、乙醇、 丙酮及其混合溶剂作为有机溶剂。然而，有机溶剂并不限于此。

考虑到在电场辅助机器人喷嘴印刷机100中所使用的喷嘴30的大小，有机 溶液的浓度和粘度可被选择为适合于从喷嘴30排出的浓度和粘度。有机溶液内 也可添加用于调节粘度的物质。例如，用于调节粘度的物质可以包括PEO（聚 氧化乙烯）、PVK（聚(9-乙烯基咔唑)）、PCL（聚已酸内酯）或PS（聚苯乙烯）， 但用于调节粘度的物质并不限于此。

当有机溶液（其中，有机材料与蒸馏水或有机溶剂混合）包含在溶液储存 装置10中，然后通过排出控制器20从喷嘴30排出时，在喷嘴30的端部形成 液滴。当利用电压施加装置40向该喷嘴30施加0.1kV至50kV范围的电压时， 通过在液滴中形成的电荷和接地的收集器50之间的静电力（electrostatic force）， 液滴不分散而是沿着电场的方向伸长，同时液滴贴附在收集器50上的衬底101 上。此外，衬底101可构成收集器50。

此时，随着液滴伸长，可由液滴形成在一个方向的长度长于其它方向的长 度的有机线或有机-无机混合线。根据施加电压及喷嘴大小的控制，有机线或有 机-无机混合线的直径可被控制在10nm至100μm的范围内。在本说明书中，直 径小于1μm的线称为纳米线，直径大于1μm的线称为微细线。

通过使由自喷嘴30排出的带电的排出物形成的有机线或有机-无机混合线 在收集器50上的衬底101上对齐，而形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩 模图案。此时，通过将喷嘴30和收集器50之间的距离控制在10μm至20mm之 间，有机线或有机-无机混合线可以不以相互交织的形式、而以分离的形式形成 在收集器50上的衬底上。此时，可通过利用微距控制器70来控制喷嘴30和收 集器50之间的距离。

此外，可以通过使收集器50移动，而在收集器50上的衬底101上的期望 位置处形成在所需的方向对齐的所需的数目的有机线掩模图案或有机-无机混合 线掩模图案。在形成对齐的有机线或有机-无机混合线时，可通过由伺服电机驱 动的机器人平台60使收集器50在10nm至100cm的范围内精确地移动，从而 有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案的宽度以及具有微间距的图案的宽 度可被调节在10nm至100cm的范围内。

同时，通过收集器50的移动，有机线或有机-无机混合线不仅可以直线形状 形成，而且可以各种形状形成。例如，可包括如下结构：诸如，弯曲的直线形、 曲线形、梳形、蛇形、方形、矩形、菱形、三角形、圆形、椭圆形、格栅形、 文字形或其随意混合的形状，但本发明不限于此。

参照图3b和图4b，在形成有有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 111的衬底101上形成待形成为具有微间距的图案的材料层120。此时，例如， 可通过使用荫罩使材料层120以所需的形状沉积。材料层120可形成在衬底101 上和微细线掩模图案111上。

根据具有微间距的图案的用途，材料层120可由多种材料制成。例如，在 具有微间距的图案用作电极的情况下，材料层120可由导电性材料制成。此时， 材料层120可由导电性材料（例如金、铂、银、镍、铜、铝、钛、钴、铁、钨、 钌、铑、钯、钼、镉、钒、铬、锌、铟、钇、锂、锡、铅或其合金、或p型掺 杂硅或n型掺杂硅、氧化锌、氧化铟、铟锡氧化物（ITO）、或铟锌氧化物（IZO） 制成。

此外，有机聚合物半导体或有机低分子量半导体、导电聚合物、绝缘聚合 物或其混合物可用作材料层120。有机聚合物半导体或导电聚合物材料可为包括 聚3-己基噻吩(P3HT)、聚3-辛基噻吩（P3OT）、聚丁基噻吩（PBT）、聚乙烯二 氧噻吩（PEDOT）/聚苯乙烯磺酸盐（PSS）、和聚（9,9’-二辛基芴-共-联噻吩） （F8T2）的聚噻吩衍生物、聚对苯乙烯撑或其衍生物、聚(噻吩乙炔)（PTV）或 其衍生物、聚乙炔或其衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、或聚 芴或其衍生物，但有机聚合物半导体或导电聚合物材料不限于此。有机低分子 量半导体材料可为三异丙基甲硅烷基乙炔基（TIPS）并五苯、并五苯、并四苯、 蒽、红荧烯、或α-六噻吩（α-6T），但有机低分子量半导体材料不限于此。绝缘 聚合物材料可包括聚氧化乙烯（PEO）、聚苯乙烯（PS）、聚已酸内酯（PCL）、 聚丙烯腈(PAN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰亚胺、聚（偏二氟乙烯） （PVDF）或聚氯乙烯(PVC)，但绝缘聚合物材料不限于此。此外，材料层120 可由除上述材料外的有机材料、无机材料或金属材料制成，且可为半导体、导 电性材料或绝缘性材料。

例如，材料层120可利用诸如滴铸、旋涂、电子束蒸发、原子层沉积、化 学气相沉积、热蒸发或溅射的方法来形成。另外，所形成的材料层120的厚度 范围可为1nm至10μm，但其厚度不限于此。

参照图3c和图4c，从衬底101除去有机线掩模图案或有机-无机混合线掩 模图案111。可通过利用粘合带的粘合力的方法或利用有机溶剂中的高频声波引 起的分解的方法来进行有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111的去 除，但本发明不限于此。

在利用粘合带的粘合力的方法中，粘合带贴附到有机线掩模图案或有机-无 机混合线掩模图案111的未形成有材料层120的一部分上，且可通过剥离粘合 带而分离有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111。当有机线掩模图案 或有机-无机混合线掩模图案111从衬底101分离时，沉积在有机线掩模图案或 有机-无机混合线掩模图案111上的材料层120也被分离。

在利用有机溶剂中的高频声波引起的分解的方法中，将衬底101被放入可 以可选地溶解有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111的用于超声处理 的有机溶剂中，且进行超声处理。此时,可使用二氯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、 氯苯、二氯苯、苯乙烯、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二甲苯、甲苯、环己烯、 异丙醇、乙醇、丙酮、或其混合溶剂可用作用于超声处理的有机溶剂，但用于 超声处理的有机溶剂不限于此。当有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 111被有机溶剂选择性地溶解时，形成在有机线掩模图案或有机-无机混合线掩 模图案111上的材料层120被分离。

通过选择性地除去有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111上的材 料层120，而形成间距与有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案111的直 径一样大的微图案121。因此，借助有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图 案111的直径，可容易地控制微图案121的微间距。

利用根据本发明的实施方式的形成图案的方法，在晶体管上形成具有微间 距的电极且在微间距中形成微通道，因此，可大面积制造具有微米或更小尺寸 的晶体管的装置。此外，由于电极可由导电聚合物（例如聚噻吩）以及金属材 料制成，故可制造具有微米或更小尺寸的晶体管器件，这样，生产成本相对低 而迁移率高。

图5a至图5d为示出根据本发明的实施方式的形成具有底栅结构的微通道晶 体管的方法的剖视图。

参照图5a，在衬底211上形成栅电极221。衬底211可由导体材料、半导体 材料以及绝缘材料制成，导体材料选自铝、铜、镍、铁、铬、钛、锌、铅、金、 银和不锈钢；半导体材料选自硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）；绝缘材料 选自玻璃、塑料膜和纸，但本发明不限于此。可在衬底211上形成缓冲层（未 示出）。例如，栅电极221可由导电性材料制成，该导电性材料选自金、铂、银、 镍、铜、铝、钛、钴、铁、钨、钌、铑、钯、钼、镉、钒、铬、锌、铟、钇、 锂、锡、铅或其合金、或p型掺杂硅或n型掺杂硅、氧化锌、氧化铟、铟锡氧 化物（ITO）、或铟锌氧化物（IZO）。然而，本发明不限于此。

参照图5b，在栅电极221上形成栅极介电层222。例如，栅极介电层222 可由无机绝缘层（诸如氧化硅层和氧化铝层）或有机绝缘层（诸如离子-凝胶聚 合物电解质）形成。

参照图5c，在栅极介电层222上形成具有微间距的源电极和漏电极231。类 似于栅电极221，源电极和漏电极231可由导电性材料制成，导电性材料选自金、 铂、银、镍、铜、铝、钛、钴、铁、钨、钌、铑、钯,钼、镉、钒、铬、锌、铟、 钇、锂、锡、铅、或其合金、或p型掺杂硅或n型掺杂硅、氧化锌、氧化铟、 铟锡氧化物（ITO）、或铟锌氧化物（IZO）。具有微间距的源电极和漏电极231 可通过上述与图2、图3a至图3c以及图4a至图4c的实施方式有关的微图案的 形成方法来形成。即，有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案上的材料层 由源电极和漏电极231的材料制成，且可通过除去有机线掩模图案或有机-无机 混合线掩模图案而形成源电极和漏电极231。此外，电场辅助机器人喷嘴印刷、 直接尖端拉丝、弯月面导向直接写入、熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、凝胶 纺丝或静电纺丝可用于形成有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案和形成 源电极和漏电极。然而，本发明不限于此。所形成的源电极和漏电极231的厚 度范围可为1nm至10μm。源电极和漏电极231之间的间距可在10nm至100μm 的范围内。

参照图5d，形成通道的有源层241在源电极和漏电极231上形成。有源层 241可由无机半导体材料（选自硅、锗和ZnO）、碳材料（选自碳纳米管（CNT）、 富勒烯和石墨烯）、有机低分子量半导体材料和有机聚合物半导体材料制成，但 本发明不限于此。

有机聚合物半导体材料的示例可为包括聚3-己基噻吩(P3HT)、聚3-辛基噻 吩（P3OT）、聚丁基噻吩（PBT）的聚噻吩衍生物，聚吡咯或其衍生物，或聚乙 炔或其衍生物，但有机聚合物半导体材料不限于此。

有机低分子量半导体材料的示例可为TIPS并五苯、并五苯或蒽，但有机低 分子量半导体材料不限于此。

在通过利用诸如热蒸发、电子束蒸发、旋涂或浸涂、滴铸和溅射的方法形 成有源层241的情况下，可在具有微间距的源电极和漏电极231之间形成薄膜 微通道。

此外，可通过利用电场辅助机器人喷嘴印刷机在具有微通道的源电极和漏 电极231之间形成有机线通道（未示出）来形成有源层241。即，电场辅助机器 人喷嘴印刷机排出有机半导体材料以使有机半导体材料以有机线的形状沉积在 移动的收集器上的衬底上，因而可形成有机线通道（未示出）。

图6a至图6d为示出根据本发明的实施方式的形成具有顶栅结构的微通道晶 体管的方法的剖视图。

由于栅电极221形成在源电极和漏电极231和有源层241上的事实，根据 图6a至图6d的实施方式的形成具有顶栅结构的微通道晶体管的方法不同于根 据图5a至图5d的实施方式的形成具有底栅结构的微通道晶体管的方法。即， 首先在衬底211上形成源电极和漏电极231，在源电极和漏电极231上形成有源 层241，然后形成栅极介电层222且在栅极介电层222上形成栅电极221。

然而，形成源电极和漏电极231以及有源层241的方法与根据图5a至图5d 的实施方式形成具有底栅结构的微通道晶体管的方法相同。即，在衬底211上 形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图 案，在有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案上形成用于源电极和漏电极 的材料层，通过从衬底211上剥离有机线掩模图案或有机-无机混合线掩模图案 而形成源电极和漏电极231。然后，在源电极和漏电极231上形成有源层241。

可根据本发明的实施方式制造微通道发光晶体管。可通过选择发光有源层 作为有源层来制造微通道发光晶体管。发光晶体管的结构类似于普通微通道晶 体管的结构且具有以下特征：通过分别从源电极和漏电极注入空穴和电子而从 发光有源层发出光。然而，在不包括微通道的情况下，由于空穴和电子没有被 有效注入，故可能不会得到适当的发光特性。可能需要独立的空穴传输层和电 子传输层以解决上述缺陷，因此，器件的结构变得复杂。由于通过形成微通道 而制造发光晶体管时通道可相对较小，因此可有效地注入空穴和电子，从而可 制造具有极好的发光特性的高性能发光晶体管。微通道发光晶体管也可制造成 底栅结构或顶栅结构。

例如，发光有源层可包括：无机发光半导体，选自GaAs、AlGaAs、GaP、 AlGaP、InGaP、GaN、INGaN、ZnSe、CdSe、CdTe和CdS，呈颗粒、量子点、 杆或薄膜形式；有机发光聚合物半导体材料，选自聚（9-乙烯基咔唑）或其衍生 物、聚（9,9’-二辛基芴-共-联噻吩）（F8T2）或其衍生物、聚（9,9’-二辛基芴-共 -苯并噻二唑）(F8BT)或其衍生物、聚对苯乙烯撑或其衍生物、聚苯撑或其衍生 物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、或聚芴或其 衍生物、和聚（螺-芴）或其衍生物；选自并四苯、红荧烯、α,ω-双（联苯基） 三噻吩（BP3T）、α-五噻吩（α-5T）、α-六噻吩（α-6T）和N,N’-二十三烷基苝-3,4,9,10- 四羧二酰亚胺（P13）的有机发光低分子量半导体材料；或其混合物。在本发明 中，由于发光有源层的材料可包括全部的荧光材料、磷光材料或其混合物，因 此发光有源层不特别限于特定的发光材料。发光有源层可包括纳米尺寸的颗粒、 量子点、或杆形式的上述材料。

发光有源层还可包括离子掺杂剂。通过在发光有源层中形成偶极矩，离子 掺杂剂还可促进空穴和电子的注入和转移。

离子掺杂剂可选自四丙基四氟硼酸铵（TPABF₄）、四丁基四氟硼酸铵 （TBABF₄）、三氟甲烷磺酸锂（LiOTf）、三氟甲烷磺酸钾（KTf）、和三氟甲烷 磺酸钠（NaTf），但离子掺杂剂不限于此。

发光有源层可通过热蒸发、电子束蒸发、原子层沉积、化学气相沉积、旋 涂、浸涂、滴铸或溅射而形成。

此外，发光有源层还可通过利用电场辅助机器人喷嘴印刷机以有机线的形 状形成，从而可形成有机线发光通道。

图7a至图7d为顺序示出根据本发明的另一实施方式的形成微图案的方法的 剖视图。

参照图7a，在衬底311上由待形成为图案的材料形成图案形成层321。

对衬底311没有特别限制且可使用可承受在干法蚀刻或湿法蚀刻期间不变 形的任何材料。衬底311的示例可为掺杂的或不掺杂的硅、氧化硅、氮化硅、 SrTiO₃、掺杂Nb的SrTiO₃、玻璃、聚合物、金属、或其组合，但本发明不限于 此。

图案形成层321可为由通常的有机聚合物和有机低分子量材料、无机材料 和有机-无机混合材料构成的金属、导体、半导体、或绝缘体薄膜或图案。图案 形成层321还可包括任意的零维材料（例如：具有由纳米尺寸的II-VI半导体颗 粒（CdSe、CdTe、CdS等）形成的中心（核）的量子点半导体、富勒烯和石墨 烯量子点)、一维材料（例如：碳纳米管、纳米线和纳米带)、或二维材料（例如： 石墨烯、MoS₂、六方氮化硼（BN））。图案形成层321还可为已形成的光致抗蚀 剂图案。然而，图案形成层321不限于此。

参照图7b，如上所述在图案形成层321上形成具有圆形截面或椭圆形截面 的有机线或有机-无机混合线331。可通过电场辅助机器人喷嘴印刷、直接尖端 拉丝、弯月面导向直接写入、熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、凝胶纺丝法或 静电纺丝形成具有圆形截面或椭圆形截面的有机线或有机-无机混合线331，但 本发明不限于此。上述有机材料，即，有机低分子量半导体、有机聚合物半导 体、导电聚合物、绝缘聚合物、及其混合物，或者上述有机材料和上述无机材 料的混合材料可用作有机线或有机-无机混合线331的材料，但本发明不限于此。 所形成的有机线或有机-无机混合线331的直径可在10nm至100μm范围内。

参照图7c，通过利用有机线或有机-无机混合线331作为蚀刻掩模来蚀刻图 案形成层321。可利用干法蚀刻或湿法蚀刻作为蚀刻方法。例如，可使用典型的 气体等离子蚀刻方法、反应离子蚀刻方法或离子铣方法作为干法蚀刻方法，但 干法蚀刻方法不限于此。可通过根据图案形成层321的类型选择合适的蚀刻剂 来执行湿法蚀刻过程。例如，含有氢氟酸（HF）的溶液（例如缓冲氧化物蚀刻 （BOE）溶液）可用于蚀刻无机氧化物，且HF和硝酸的混合溶液可用于蚀刻硅。 铬可利用硝酸铵溶液进行蚀刻而金（Au）可利用KI和I₂的混合溶液进行蚀刻。 钛（Ti）可利用FeCl₃溶液或Marble’s试剂溶液（典型地，50mlHCl:50ml去离 子水：10g CuSO₄的溶液）进行蚀刻。过氧化氢（H₂O₂）可包括在蚀刻剂中。

参照图7d，可通过除去有机线或有机-无机混合线331而从图案形成层321 形成最终图案321’。可通过使用如上述胶带粘合（taping）方法的粘合带的粘合 力分离有机线或有机-无机混合线331而除去有机线或有机-无机混合线331，或 者可通过将有机线或有机-无机混合线331选择性地溶解在溶剂中而除去有机线 或有机-无机混合线331。

如上所述，根据本发明的形成微图案的方法可用于形成具有微间距的图案 和具有微直径（microdiameter）的图案。可通过使用根据本发明的形成微图案的 方法，来制造由金属、无机半导体、有机半导体、或石墨烯片制成的微带或纳 米带、或量子点材料、或利用其的电子器件或光电子器件等。

示例1

通过使用根据本发明实施方式的形成微图案的方法，制造由金（Au）形成 的具有纳米间隔的图案。

首先，在衬底上形成由聚合物材料形成的纳米线掩模图案。详细地，首先， 将聚(N-乙烯基咔唑)（PVK）溶解在苯乙烯中以制备PVK溶液。将PVK溶液置 入电场辅助机器人喷嘴印刷机的注射器内，向喷嘴施加电压的同时使PVK溶液 从喷嘴排出。在通过机器人平台移动的收集器上的衬底上形成PVK纳米线掩模 图案。

此时，所使用的喷嘴的直径为100μm，喷嘴和收集器之间的距离为2.5mm， 施加的电压为4kV，溶液的排出速度为500nl/min。机器人平台沿y轴方向的移 动间隔为50μm，沿x轴方向的移动距离为15cm。机器人平台沿y轴方向的移 动速度为1,000mm/min且沿x轴方向的移动速度为8,000mm/min。形成直径约 为450nm的纳米线掩模图案，其沿x轴方向伸长且沿y轴方向的间隔为约50μm。

随后，通过热蒸发在形成有纳米线掩模图案的衬底的整个表面上形成Au 层。所形成的Au层的厚度约100nm。

通过利用粘合带的粘合力的方法从衬底上除去PVK纳米线掩模图案。由于 PVK纳米线掩模图案以最小面积与衬底接触且金层的厚度小于PVK纳米线掩模 图案的直径，故PVK纳米线掩模图案从衬底上干净地除去而没有断开或残留。 当PVK纳米线掩模图案从衬底上除去时，PVK纳米线掩模图案上的金层也被除 去，从而形成了具有纳米间隔的金图案。

图8为示出具有根据示例1形成的纳米间隔的金图案的SEM显微照片。

根据图8中的SEM显微照片的测量结果，具有纳米间隔的金图案的宽度为 50μm，这与PVK纳米线掩模图案的间隔相匹配，此外，具有纳米间隔的金图案 之间的平均间隔为约460nm，这几乎与PVK纳米线掩模图案的直径相匹配。

示例2

通过使用根据本发明实施方式的形成微图案的方法，制造由金（Au）形成 的具有纳米间隔的方形图案。

首先，在衬底上制造由宽度约为460nm且间隔约为50μm的聚合物纳米线 掩模图案构成的正交图案。聚合物纳米线掩模图案由PVK形成。详细地，如在 示例1中所述，首先将PVK溶解在苯乙烯中以制备PVK溶液。将PVK溶液置 入电场辅助机器人喷嘴印刷机的注射器内，向喷嘴施加4kV的电压的同时使 PVK溶液从喷嘴排出。使机器人平台沿x轴方向移动以形成沿x轴方向的纳米 线掩模图案，且使机器人平台沿y轴方向移动以形成沿y轴方向的纳米线掩模 图案，从而形成纳米线掩模正交图案。

此时，所使用的喷嘴的直径为100μm，喷嘴和收集器之间的距离为2.5mm， 施加的电压为4kV，溶液的排出速度为500nl/min。当形成沿x轴方向的纳米线 掩模图案时，机器人平台沿y轴方向的移动间隔为50μm，沿x轴方向的移动距 离为15cm。此时，机器人平台沿y轴方向的移动速度为1,000mm/min且沿x轴 方向的移动速度为8,000mm/min。类似地，当形成沿y轴方向的纳米线掩模图案 时，机器人平台沿x轴方向的移动间隔为50μm，沿y轴方向的移动距离为15cm。 此时，机器人平台沿x轴方向的移动速度为1,000mm/min且沿y轴方向的移动 速度为8,000mm/min。

随后，通过热蒸发在形成有聚合物纳米图案的衬底的整个表面上形成金层。 所形成的金层的厚度为100nm。

通过在有机溶剂中使用超声处理方法从衬底上除去PVK纳米线掩模图案。 使用三氯甲烷作为有机溶剂。当PVK纳米线掩模图案从衬底上除去时，PVK纳 米线掩模图案上的金层也被除去，从而形成了具有纳米间隔由金层构成的方形 图案。

图9为示出根据示例2形成的由金制成的具有纳米间隔的的方形图案的 SEM显微照片。根据图9中的SEM显微照片的测量结果，方形金图案的宽度为 50μm，这与纳米线掩模图案的间隔相匹配，此外，方形金图案之间的平均间隔 为约460nm，这几乎与纳米线掩模图案的直径相匹配。

示例3

通过使用根据本发明实施方式的形成微图案的方法，制造纳米通道薄膜晶 体管。

在硅片上形成宽度为600μm且厚度为30nm的钛（Ti）栅电极。通过原子层 沉积在该栅电极上形成厚度为50nm的氧化铝（Al₂O₃）栅极介电层。在该栅极 介电层上形成间隔为340nm且厚度为70nm的金电极作为源电极和漏电极。

首先，在具有Ti栅电极和在Ti栅电极上形成的Al₂O₃栅极介电层的衬底上 形成直径约为350nm且间隔约为5.5mm的纳米线掩模图案，以形成具有纳米间 隔的金电极。纳米线掩模图案由PVK形成。

详细地，如在示例1中所述，首先将PVK溶解在苯乙烯中以制备PVK溶 液。将PVK溶液置入电场辅助机器人喷嘴印刷机的注射器内，向喷嘴施加电压 的同时使PVK溶液从喷嘴排出。在通过机器人平台移动的收集器上的衬底上形 成PVK纳米线掩模图案。通过热蒸发在PVK纳米线掩模图案上形成金层。通 过利用粘合带的粘合力的方法从衬底上除去PVK纳米线掩模图案。当PVK纳 米线掩模图案从衬底上除去时，PVK纳米线掩模图案上的金层也被除去，从而 形成了由金制成的具有纳米间隔的四边形图案。

此时，所使用的喷嘴的直径为100μm，喷嘴和收集器之间的距离为2.5mm， 施加的电压为4kV，溶液的排出速度为500nl/min。机器人平台沿y轴方向的移 动间隔为5.5mm，沿x轴方向的移动距离为15cm。机器人平台沿y轴方向的移 动速度为1,000mm/min且沿x轴方向的移动速度为8,000mm/min。

使用荫罩通过热蒸发在栅极介电层和具有纳米间隔的金电极上形成厚度为 50nm的并五苯有源层。

图10a和图10b为示出根据示例3形成的纳米通道并五苯薄膜晶体管的SEM 显微照片。

参照图10a的SEM显微照片，在硅衬底上形成Ti栅电极211，在栅电极211 和衬底的整个表面上形成氧化铝栅极介电层213。在栅极介电层213上形成具有 纳米间隔的金源电极和漏电极221。

图10b的SEM显微照片为放大图10a的SEM显微照片中的金源电极和漏 电极221的间隔部分的照片。在图10b的SEM显微照片中，金源电极和漏电极 221的间隔约为340nm，这几乎与聚合物纳米线掩模图案的厚度相匹配。在图 10a和图10b中，由于在金电极221上的并五苯有源层是透明的，故并五苯有源 层不被识别。

图11为示出根据示例3形成的纳米通道并五苯薄膜晶体管的漏极电流相对 于栅极电压的曲线图。从图11的曲线图可以确认，当栅极电压（绝对值）相对 于特定的漏极电压增加时，漏极电流增加；当漏极电压（绝对值）相对于特定 的栅极电压增加时，漏极电流增加。参照图11的曲线图，纳米间隔的薄膜晶体 管的迁移率测量为0.041cm²/V·s，且可理解成晶体管稳定地运行。

示例4

通过使用根据本发明实施方式的形成微图案的方法，制造纳米通道有机纳 米线晶体管。在示例3中，并五苯被沉积在具有纳米间隔的源电极和漏电极的 整个表面上。然而，在本示例中，通过在具有纳米间隔的源电极和漏电极上形 成有机半导体纳米线而形成有源层，即通道。

以与示例3中相同的方式，在形成有厚度为100nm的氧化硅（SiO₂）层的p 型掺杂硅片上，形成由金形成的间隔为340nm和厚度为100nm的纳米间隔的源 电极和漏电极。此时，p型掺杂硅片和氧化硅层分别被用作栅电极和栅极介电层。

在纳米间隔的源电极和漏电极上形成P3HT（聚（3-己基噻吩））纳米线通 道。为了形成P3HT纳米线通道，首先将P3HT和PEO（聚氧化乙烯）（分子量 约400,000）以重量比7：3混合而成的粉末溶解在混合溶液中，以制备P3HT 溶液，混合溶液中具有的氯苯与三氯乙烯的重量比为2：1。在P3HT溶液中， 基于整个溶液，P3HT的浓度为2.6%（按重量百分比计），PEO的浓度为1.1% （按重量百分比计）。

将P3HT溶液加入电场辅助机器人喷嘴印刷机的注射器中，在向喷嘴施加 1.5kV的电压的同时使P3HT溶液从喷嘴排出。在通过机器人平台移动的收集器 上的形成有栅电极、栅极介电层、以及源电极和漏电极的硅片上形成P3HT纳米 线通道。此时，所使用的喷嘴的直径为100μm，喷嘴和收集器之间的距离为 5.5mm，施加电压为1.5kV，溶液的排出速度为200nl/min。机器人平台沿y轴方 向的移动间隔为5.5mm，沿x轴方向的移动距离为15cm。机器人平台沿y轴方 向的移动速度为1,000mm/min，沿x轴方向的移动速度为30,000mm/min。收集 器的大小为20cm×20cm，收集器上的衬底的大小为8cm×8cm。

图12为示出根据示例4形成的纳米通道有机纳米线薄膜晶体管的SEM显 微照片。参照图12，可看到横穿具有纳米间隔的源电极和漏电极的有机线通道。 在图12，源电极和漏电极的间隔部分以矩形标记且被放大，在放大的显微照片 中可以确认，源电极和漏电极的与通道长度相对应的间隔为337.5nm，与通道宽 度相对应的P3HT:PEO纳米线的宽度为309.0nm。

图13为示出根据示例4形成的纳米通道有机纳米线晶体管的漏极电流相对 于栅极电压的曲线图。参照曲线图，计算电荷（空穴）的迁移率为0.0021cm²/V·s 且开/关电流的比率为5.25×10²。

示例5

通过使用根据本发明实施方式的形成微图案的方法，制造具有纳米间隔的 由石墨烯纳米带形成的图案。

(a)单层石墨烯的形成和转印

将铜（Cu）箔（9cm×15cm）放入管式炉中，在90mtorr的压力下提供8sccm 的H₂，同时将温度升高至1000°C，然后保持该温度30分钟以在Cu箔上形成铜 粒。此后，在1000°C的温度下，在460mtorr的压力下提供24sccm的CH₄和8sccm 的H₂30分钟，然后在90mtorr的压力下提供8sccm的H₂，同时将温度降低至室 温，以在铜箔上形成单层石墨烯。

此后，使聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）层与单层石墨烯接触且受压形成 由铜箔/单层石墨烯/PMMA层构成的薄膜。由此形成的由铜箔/单层石墨烯 /PMMA层构成的薄膜浸没在过硫酸铵水溶液（2wt%）（铜蚀刻剂）中5小时至 6小时，然后用去离子水洗涤以除去铜箔，从而得到由单层石墨烯/PMMA层构 成的薄膜。

随后，将单层石墨烯/PMMA层放置在硅衬底上以允许单层石墨烯接触5- 英寸硅衬底的表面，然后在约100°C的温度下对PMMA层的上部加压以将单层 石墨烯转印到硅衬底上。

同时，根据除了Younbin Lee之外的8位共同研究者发表的论文（Nano Letters, 10,490-493(2010)），可在大面积硅上形成石墨烯。

（b）有机纳米线的形成

在操作（a）中形成的硅衬底上的单层石墨烯上形成PVK纳米线掩模图案。 以与示例1中相同的方式形成PVK纳米线掩模图案。

（c）单层石墨烯的图案化

通过氧等离子体蚀刻方法（70mTorr、100W、3秒），利用PVK纳米线掩模 图案作为蚀刻掩模来选择性地蚀刻单层石墨烯。将PVK纳米线掩模图案溶解在 氯苯溶剂中后进行超声处理以从衬底上选择性地除去PVK纳米线掩模图案。因 此，形成宽度为10nm的石墨烯纳米带。

示例6

通过使用根据本发明实施方式的形成微图案的方法，制造具有纳米通道的 F8T2薄膜发光晶体管。

以与示例3和示例4相同的方式，在形成有厚度为300nm的SiO₂层的p型 掺杂硅片上，形成由金制成的间隔为300nm和厚度为100nm的纳米间隔的源电 极和漏电极。此时，p型掺杂硅片和氧化硅层分别被用作栅电极和栅极介电层。 通过利用直径为300nm的PVK纳米线作为纳米线掩模图案，来制造纳米间隔的 源电极和漏电极。

详细地，如在示例1中所述，首先将PVK溶解在苯乙烯中以制备PVK溶 液。将PVK溶液加入电场辅助机器人喷嘴印刷机的注射器内，并且在向喷嘴施 加电压的同时使PVK溶液从喷嘴排出。在通过机器人平台移动的收集器上的衬 底上形成PVK纳米线掩模图案。通过热蒸发在PVK纳米线掩模图案上形成金 层。通过利用粘合带的粘合力的方法从衬底上除去PVK纳米线掩模图案。当PVK 纳米线掩模图案从衬底上除去时，PVK纳米线掩模图案上的金层也被除去，从 而形成了由金制成的具有纳米间隔的源电极和漏电极。

此时，所使用的喷嘴的直径为100μm，喷嘴和收集器之间的距离为2.5mm， 施加的电压为4.2kV，溶液的排出速度为500nl/min。机器人平台沿y轴方向的 移动间隔为5.5mm，沿x轴方向的移动距离为15cm。机器人平台沿y轴方向的 移动速度为1,000mm/min，沿x轴方向的移动速度为8,000mm/min。

通过旋涂在纳米间隔的源电极和漏电极上形成F8T2薄膜通道。此时，通过 将1wt%F8T2溶解在二氯苯中且以F8T2的10%的量添加TPABF₄作为离子掺杂 剂，来制备用在旋涂中的F8T2溶液。以500rpm进行旋涂5秒，然后以2000rpm 进行旋涂90秒。

图14为示出根据示例6形成的纳米通道F8T2薄膜发光晶体管的光学显微 照片。在图14中可看到在纳米尺寸的源极和漏极之间的发光F8T2通道。