한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 서민호 박사, 윤준보 교수 연구팀이 완벽하게 정렬된 나노와이어 다발을 대면적의 유연 기판에 옮기는 데 성공했다.
KAIST는 서 박사가 1저자로 참여한 이번 연구가 나노 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 24일자에 게재됐다고 29일 밝혔다.
이번 나노와이어 전사(transfer) 기술은 기존 화학 반응 기반 나노와이어 제작 기술의 낮은 응용성·생산성을 높였다는 점에서 큰 의미가 있다고 KAIST는 설명했다.
대표적 나노 물질인 나노와이어는 작고 가벼울 뿐 아니라 물리적·화학적으로 우수하다는 특성 덕분에 소형 및 유연 전자 소자에 사용될 수 있다.
기존 나노와이어 전자 소자 제작은 화학적 합성법으로 제조된 나노와이어를 용액에 섞어 유연 기판에 무작위로 뿌리는 방식을 활용했다. 때문에 같은 방법을 사용해도 제작된 전자 소자들의 특성이 균일하지 않다는 문제가 있었다.
이 같은 문제를 해결하기 위해 연구팀은 기계식 접촉력 조절 원리를 활용하는 새로운 나노와이어 전사 기술을 개발했다.
일례로 해당 기술은 전사의 모체(master mold)가 되는 나노그레이팅 기판(nanograting substrate)에 나노희생 층(nanosacrificial layer)과 나노와이어를 순차적으로 형성, 나노희생 층을 건식 식각 공정을 통해 구조적으로 약하게 만든다.
나노희생 층이 나노와이어와 모체를 약하게 연결하고 있기에, 유연 기판이 되는 재료를 이용하면 테이프를 이용해 바닥의 먼지를 떼어내듯 나노와이어를 모체에서 유연 기판으로 쉽게 옮길 수 있다.
해당 기술을 이용할 경우 고성능 유연 전자 소자를 보다 안정적으로 개발할 수 있을 것으로 연구팀은 전망했다.
서민호 박사는 “우수한 물성의 금속과 반도체 나노와이어를 웨이퍼 수준으로 완벽 정렬, 유연 기판에 옮기고 이를 소자 제작에 응용했다”며 “고성능 유연 전자 소자의 안정적 개발에 기여할 것”이라고 말했다.
대전=전희진 기자 heejin@kmib.co.kr
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