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완벽 정렬된 나노와이어 유연기판에 옮기는 기술 개발

송고시간2018-05-29 11:40

KAIST 윤준보 교수·서민호 박사팀 "고성능 유연 전자소자 개발 기대"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 완벽하게 정렬된 나노와이어 다발을 휘거나 접을 수 있는 유연기판 위에 정밀하게 옮길 수 있는 기술을 개발했다. 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 윤준보 교수와 서민호 박사팀은 29일 원하는 형태로 정렬된 나노와이어 다발을 대면적 유연 기판에 옮기는 나노와이어 전사(nanowire transfer) 기술을 개발했다고 밝혔다.

유연기판 위에 완벽하게 정렬된 금 나노와이어
유연기판 위에 완벽하게 정렬된 금 나노와이어

[한국과학기술원 제공=연합뉴스]

대표적인 나노물질인 나노와이어는 작고 가벼운 구조적 장점과 우수한 물리적, 화학적 특성으로 소형 및 유연 전자소자에 사용될 수 있다.

그러나 기존 나노와이어 전자소자 제작은 화학적으로 합성된 나노와이어를 용액에 섞어 유연 기판에 뿌리는 방식이어서 제작된 전자소자의 특성을 균일하게 제어하기 어렵다는 문제가 있었다.

이를 극복하기 위해 화학적 표면 처리를 이용한 나노와이어 전사 공정이 개발됐으나 이는 화학적 접촉력 조절이 가능한 일부 나노와이어에만 적용할 수 있는 단점이 있다.

연구진은 이 연구에서 실리콘 몰드에 나노와이어를 정렬하고 그 위에 광경화성 유연 기판 재료를 발라 경화시킨 다음 떼어내는 방법으로 나노와이어 다발이 완전히 정렬된 유연기판을 제작하는 데 성공했다.

개발된 나노와이어 전사기술의 과정과 원리
개발된 나노와이어 전사기술의 과정과 원리

[한국과학기술원 제공=연합뉴스]

먼저 실리콘 나노격자로 나노와이어를 원하는 형태로 정렬하는 전사 모체(master mold)를 만들고, 그 위에 비정질 탄소 나노희생층과 나노와이어를 순차적으로 형성한 뒤 나노희생층을 건식 식각 공정으로 약하게 만들었다.

이어 광경화성 유연기판 재료를 나노와이어 위에 바르고 나노와이어와 유연기판이 광결합 하도록 한 다음 유연기판을 떼어내면 완벽하게 정렬된 나노와이어 다발이 형성된 유연기판을 얻을 수 있다. 비정질 탄소 나노희생층이 실리콘 몰드와 나노와이어가 잘 떨어지게 하는 역할을 한다.

연구진은 이 기술은 일반적인 물리적 증착법을 기반으로 제작되고 재료 의존성이 낮아 나노와이어를 손쉽게 유연기판에 제작할 수 있다고 설명했다.

이들은 이 기술을 금, 백금, 구리 등 다양한 금속 나노와이어와 결정화된 금속 산화물에 적용, 유연 기판 위에 완벽하게 정렬해 제작하고, 이를 유연 히터와 가스 센서소자 등에 응용해 안정적인 응용 소자를 구현할 수 있음을 확인했다고 설명했다.

서민호 박사는 "우수한 물성의 다양한 금속, 반도체 나노와이어를 웨이퍼 수준으로 완벽 정렬해 유연 기판에 옮기고 이를 소자 제작에 응용했다"며 "이 기술은 다양한 나노와이어 재료를 유연기판 위에 제작할 수 있는 플랫폼 기술로 고성능 유연 전자소자의 안정적 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

한국연구재단 중견연구자지원사업과 나노종합기술원 오픈 이노베이션 사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 나노 과학·공학 분야 국제학술지 'ACS 나노(ACS Nano, 5월 24일)에 게재됐다.

KAIST 윤준보 교수(오른쪽)와 서민호 박사
KAIST 윤준보 교수(오른쪽)와 서민호 박사

[한국과학기술원 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

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