UNIST 김태성 교수팀, 쉽고 저렴한 나노 패터닝 기법 개발

등록 2019.08.06 15:20:57

거품 구조 착안...반도체·휘어지는 액정 기판 보다 쉽게 패턴 새겨

【울산=뉴시스】 박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀이 '액체 거품의 구조를 제어하는 기법'을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다고 6일 밝혔다. 사진은 UNIST 기계항공및원자력공학부 김태성 교수(우)와 배주열 연구원.2019.08.06.(사진=울산과학기술원 제공) [email protected]

【울산=뉴시스】박수지 기자 = 국내 연구진이 반도체, 휘어지는 액정 등에 사용되는 기판에 패턴을 쉽고 저렴하게 새길 수 있는 방법을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀이 '액체 거품의 구조를 제어하는 기법'을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다고 6일 밝혔다.

현재 많이 쓰이는 패터닝 기술로는 전자빔 또는 포토 리소그래피(lithography) 기법이 있다.

이 기술들은 원하는 패터닝을 정확한 위치에 할 수 있지만, 공정 과정이 길고 고가 장비를 이용하다보니 단가가 높다.

이를 극복하기 위해 액체를 이용한 다양한 패터닝 기술들이 연구되고 있는데, 다양한 변수들로 인해 정확도를 높이는 것이 최대 관건이다.

이에 연구진은 자연계에서 흔히 볼 수 있는 거품의 구조에서 착안해 미세유체장치를 통해 전례에 없는 시스템을 만들었다.

기판에 필요한 물질을 섞은 액체를 미세유체장치를 통해 자연 증발시켜 규칙적으로 연결된 2차원 패턴을 손쉽게 만든 것이다.

일반적으로 거품 구조는 '폐쇄계'(close system)로 각 공기 방울 간 압력 차이 때문에 큰 공기 방울이 작은 것을 흡수하는 '오스발트 라이프닝' 현상이 나타나 규칙적인 패터닝을 구성하기 어려웠다.

이에 연구진은 미세유체장치를 통해 폐쇄계의 거품 구조를 '개방계(open system)'를 가진 구조를 만들어 오스발트 라이프닝 현상을 배제해 나노패턴 제어를 쉽게 할 수 있도록 했다.

제1저자인 배주열 UNIST 기계공학과 박사과정 연구원은 "개방계 거품을 구현하고 그 원리를 분석한 최초의 시도"라며 "이 거품으로 만든 나노 필름 구조가 증발하는 과정에서 물질을 주조하는 틀이 된다"고 설명했다.

김태성 교수는 "전통적 리소그래피 기법과 달리 유연한 기판 위에서도 대면적으로 미세한 패턴을 그려넣을 수 있는 장점이 있는 기술"이라며 "쉽고 저렴하게 몇 분 만에 나노입자나 유기물을 포함한 다양한 물질의 나노 패턴을 만들 수 있어 미래형 기기 제작에 유용할 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 네이처(Nature)의 자매지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'의 7월 19일자 온라인판에 게재됐다.

【울산=뉴시스】 박수지 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 기계항공 및 원자력공학부 김태성 교수팀이 '액체 거품의 구조를 제어하는 기법'을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다고 6일 밝혔다. 그림은 액체 거품 생성 및 제어를 이용한 패터닝 기술.2019.08.06.(사진=울산과학기술원 제공) [email protected]