한국과학기술원(KAIST)는 2일 고승환, 양동열 교수팀이 공동으로 플렉시블 디스플레이(Flexible Display) 전자소자 제작을 위한 차세대 금속 나노패터닝 기술개발에 성공했다고 밝혔다.
이번에 개발된 것은 펨토초레이저 소결공정(Femtosecond laser selective nanoparticle sintering)을 이용해 수백 나노미터(㎚)의 고정밀도 금속 패턴을 단일 공정으로 제작하는 기술이다.
이를 활용하면 다양한 기판에서 고정밀 패터닝이 가능해져 유기 전자소자 기술 등과 결합할 경우 성능과 집적도가 우수하면서도 자유자재로 휘어질 수 있는 고성능 플렉시블 전자소자나 디스플레이 등이 실현될 수 있다.
일반적으로 집적도가 높은 전자소자 제작을 위해서는 고비용의 노광 혹은 광식각 공정이나 고진공 전자빔 공정을 통한 금속 패턴의 제작이 필수적이다.
최근에는 잉크젯 및 롤투롤(Roll to Roll) 프린팅 기술을 이용해 직접 금속 패턴 제작이 시도되고 있지만, 공정 특성상 1㎛ 이하의 정밀도 달성에는 한계가 있어 고집적·소형화에 불리했다.
공동 연구팀은 이를 극복하기 위해 3-6㎚ 크기의 녹는점이 낮은 은 나노 입자와 열 확산을 최소화할 수 있는 금속 나노입자 펨토초레이저 소결공정을 개발했다.
또 유리, 웨이퍼, 고분자 필름 등 다양한 기판 위에 1㎛이하의 고정밀도 금속 패턴을 단일 공정으로 제작할 수 있는 기술도 개발해 최소 정밀도 380㎚ 선폭의 극미세 금속패턴 제작에 성공했다.
KAIST 고승환 교수는 "고가의 진공 전자빔 공정을 통해서만 제작 가능했던 기존의 디지털 직접 나노패터닝 기술을 비진공, 저온 환경에서 구현함으로써 전자빔 공정을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 향후 다양한 플렉시블 전자소자 제작으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 연구결과는 재료과학기술 분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 7월호에 게재됐다.
/노컷뉴스