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  1. 2012.06.08 차세대 메모리 대량생산하는 3차원 나노금형 제작기술

3차원 나노금형을 고가의 노광장비를 사용하지 않고 값 싸게 대량 생산할 수 있는 원천기술이 개발됐습니다.

3차원 나노금형 제작기술은 차세대 메모리, 나노센서 등을 값 싸게 제작할 수 있는 나노임프린트 공정의 핵심기술입니다.

한국기계연구원 정준호 박사팀은 KAIST 김상욱 교수팀과 공동으로 3차원 나노금형 제작기술 개발에 성공했습니다.

연구팀은 금속 산화물 소재의 3차원 집적 나노임프린트 공정과 블록 공중합체 자기 조립공정을 융합해 30㎚급 3차원 나노금형을 제작했습니다.

이번에 개발된 기술은 공정이 단순할 뿐만 아니라 대면적 3차원 곡면 상에 수십 나노미터 크기의 구조물을 제작할 수 있습니다.

 

(A) 금속산화물 직접 나노임프린트와 블록공중합체 자기조립의 융합을 통한 나노금형 제작공정도
(B) 금속산화물 직접 나노임프린트공정에 의해 제작된 800 nm 주기의 금속산화물 패턴
(C) 금속산화물 패턴 안에 블록공중합체 자기조립공정에 의해 형성된 30 nm급 패턴

 

(A) 금속산화물 직접 나노임프린트를 사용한 3차원 곡면 구조 제작 공정도
(B) 3차원 곡면 구조 단면 전자현미경 사진
C) 3차원 곡면 구조 원자현미경 사진

3차원 금속산화물 곡면 상에 형성된 30 nm급 패턴, 블록공중합체 코팅두께에 따른 패턴 형상 변화
(A: 20 nm 두께, B: 40 nm 두께, C: 50 nm 두께, 각각의 단면사진(D-F))

연구팀은 이를 바탕으로 금속 나노와이어 기반의 투명전극을 개발할 예정입니다.

이번 연구결과는 나노분야 저명 국제 학술지 'small'(IF: 7.33)  5월 21일 자 내부 표지논문으로 선정되었습니다.

2012년 5월 21일자 'small'지의 내부표지 사진


<금속산화물소재 직접 나노임프린트공정>

기존의 나노패턴형성 공정에서 필수적인 고비용의 식각공정 없이 한 번에 금속산화물 소재의 나노패턴을 제작할 수 있는 공정이다.
금속산화물을 함유한 유무기 소재가 코팅된 기판에 나노금형을 가압한 후 자외선을 조사하여 경화 시키고 나노금형을 분리한다. 최종적으로 300oC 열 처리를 통해 유기물을 제거하게 된다.

<블록공중합체 자기조립>

블록공중합체는 서로 다른 화학적 구조를 가지는 고분자 블록들이 공유결합을 통하여 연결되어 있는 분자구조를 가지고 있다.
한 물질 내에 존재하는 고분자 블록들은 상분리를 일으키려고 하나 서로 공유결합으로 연결되어 있기 때문에 상분리가 제한되어 결국 구 (sphere), 실린더 (cylinder) 등의 형태로  5~50㎚의 주기를 갖는 나노 패턴을 형성한다.
일반적인 블록공중합체 자기조립으로 형성되는 나노패턴은 무질서한 배향 방향을 가질 뿐 아니라 많은 결함을 내포하고 있다.
따라서 실질적인 응용을 위해서는 나노패턴의 배향과 배열을 원하는 형태로 조절할 수 있는 기술이 필요하다.

<금속산화물 직접 나노임프린트 공정과 자기조립공정의 융합기술>

직접 나노임프린트 공정을 이용하여 넓은 면적에 큰 주기의 금속 산화물 패턴을 제작하고 금속 산화물 패턴 내부에 정렬된 블록 공중합체 나노구조를 형성시키는 기술이다.
식각공정을 사용하지 않는 직접 나노임프린트 공정으로 제작한 금속산화물 패턴은 표면 조도가 매우 우수하며 고온에서도 안정한 격벽구조를 유지할 수 있어 결함이 없는 블록공중합체 나노구조를 형성시킬 수 있다.

 

 용  어  설  명 

나노금형:
나노임프린트 공정의 필수부품으로 나노크기의 패턴이 새겨진 금형

나노임프린트 공정:
나노금형을 사용하여 도장을 찍듯 기판 상에 나노패턴을 전사하는 공정으로, 전량 수입에 의존하는 수백억대 노광장비로도 구현이 어려운 10 ㎚이하의 패턴 형성도 가능한 공정

 

posted by 글쓴이 과학이야기

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