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문제 정의
- 실험은 폴리머 기판 위에 증착된 은 나노 와이어의 전기적 절연을 진행하는 것을 목표로 수행되었다. 본 연구에 사용된 펨토초 레이저 시스템은 크게 펨토초레이저와 빔 전송을 위한 광학계, X-Y 스테이지, Z 축 슬라이드로 구성되었다.
- 펨토초 레이저를 이용해서 ITO를 대체할 성능을 가진 은 나노 와이어가 증착된 폴리머를 가공하여 전기적 절연을 이루는 것을 목표로 실험을 실시하였으며, 완벽하게 절연할 수 있는 실험결과를 얻을 수 있었다. 제작된 시편의 저항수치를 측정하여 제작된 샘플과 비교해서 절연이 이루어졌음을 확인하였으며, AFM 장비를 이용해서 가공된 선폭과 라인 프로파일들을 통해 가공된 시편이 완벽하게 절연 되었음을 알 수 있었다.
제안 방법
- 출력을 조절하기 위한 ND(Neutral Density)필터가 빔 전송구간에 위치하고 있으며 셔터 on/off 방식으로 레이저빔을 조절하였다. 가공용 대물렌즈와 동일한 축에 설치된 CCD 카메라를 통해서 레이저 초점을 결정하고 가공상태를 모니터링 하였다.
- 다섯 가지 종류의 출력을 선정[Pa (Ep) ; 평균 출력 (펄스 에너지) - 0.55 W (5.5 μJ), 0.64 W (6.4 μJ), 0.76 W (7.6 μJ), 1.02 W (10.2 μJ), 1.21 W (12.1 μJ)]하여 샘플 가공을 실시하였으며 각 출력 별로 여섯 가지 가공속도(0.5 mm/s, 1 mm/s, 1.5 mm/s, 2 mm/s, 2.5 mm/s, 3mm/s) 별로 샘플 가공을 실시하였다.
- 펨토초 레이저를 이용해 폴리머 기판 위에 증착된 은 나노 와이어의 라인 가공 실험을 실시하였다. 샘플에 대한 펨토초 레이저의 가공 성능을 파악하기 위해서 1mm 길이의 라인가공을 실시하였다. 다섯 가지 종류의 출력을 선정[Pa (Ep) ; 평균 출력 (펄스 에너지) - 0.
- 선행된 실험결과를 바탕으로 고립된 사각형 형태의 형상을 제작하여 저항 값을 측정하는 실험을 실시하였다. 제작된 사각형상부분의 저항 값을 측정하여 완벽한 절연이 이루어 졌는지에 대한 실험을 수행하였다.
- 실험에는 열 영향을 최소로 하는 정밀한 가공을 수행하기 위해 펨토초 레이저가 사용되었다. 실험은 은 나노 와이어의 어블레이션에 필요한 최소의 출력을 파악하고 고립된 형태의 사각형 모양으로 가공을 실시하여 가공부의 저항수치를 측정하는 순서로 진행되었다. 제작된 시편의 AFM(Atomic Force Microscope) 이미지를 통하여 가공부의 형상을 파악하였다.
- 실험이 완료된 샘플을 관찰하기 위해서 광학현미경을 (Nikon MM-60) 사용하였으며 가공 부의 깊이 및 형상을 파악하기 위해서 AFM 장비로 측정을 실시하였다.
- 선행된 실험결과를 바탕으로 고립된 사각형 형태의 형상을 제작하여 저항 값을 측정하는 실험을 실시하였다. 제작된 사각형상부분의 저항 값을 측정하여 완벽한 절연이 이루어 졌는지에 대한 실험을 수행하였다. 펄스 에너지가 10.
- 실험은 은 나노 와이어의 어블레이션에 필요한 최소의 출력을 파악하고 고립된 형태의 사각형 모양으로 가공을 실시하여 가공부의 저항수치를 측정하는 순서로 진행되었다. 제작된 시편의 AFM(Atomic Force Microscope) 이미지를 통하여 가공부의 형상을 파악하였다.
- 제작된 시편의 가공 깊이 및 가공된 라인의 폭을 측정하기 위해서 AFM 장비를 이용해 프로파일을 구하였다. 측정부위는 가공된 사각형상의 한 변 부분의 중앙을 선정하였다.
- 본 연구에 사용된 펨토초 레이저 시스템은 크게 펨토초레이저와 빔 전송을 위한 광학계, X-Y 스테이지, Z 축 슬라이드로 구성되었다. 출력을 조절하기 위한 ND(Neutral Density)필터가 빔 전송구간에 위치하고 있으며 셔터 on/off 방식으로 레이저빔을 조절하였다. 가공용 대물렌즈와 동일한 축에 설치된 CCD 카메라를 통해서 레이저 초점을 결정하고 가공상태를 모니터링 하였다.
- 55) 가공용 렌즈를 사용하여 실험을 진행하였다. 측정 위치는 사각형상내부의 저항 값, 사각형상과 외부 사이의 저항 값, 사각형상의 외부의 저항 값을 측정하였다. 측정을 위한 간격은 일정하게 2 mm 간격으로 측정을 하였다.
- 펨토초 레이저를 이용해 폴리머 기판 위에 증착된 은 나노 와이어의 라인 가공 실험을 실시하였다. 샘플에 대한 펨토초 레이저의 가공 성능을 파악하기 위해서 1mm 길이의 라인가공을 실시하였다.
대상 데이터
- 7,8 실험은 펨토초 레이저를 활용하여 폴리머 기판 위에 증착된 은 나노 와이어의 전기적 절연을 수행하는 것을 목표로 진행이 되었으며 시편은 250 μm 두께의 폴리머 기판 위에 70 nm 의 두께로 증착된은 나노 와이어 이다.
- 본 실험은 전극으로서 높은 전도도를 가지며 독성이 없고, 제조가 쉬운 장점을 가진 폴리머 기판에 증착된 은 나노 와이어(Ag nanowire)를 대상으로 수행되었다.6 은 나노 와이어는 일반적인 메탈계열의 전극과는 달리 플랙서블한 디스플레이 디바이스에 적용 될 수 있는 특징이 있다.
- 실험은 폴리머 기판 위에 증착된 은 나노 와이어의 전기적 절연을 진행하는 것을 목표로 수행되었다. 본 연구에 사용된 펨토초 레이저 시스템은 크게 펨토초레이저와 빔 전송을 위한 광학계, X-Y 스테이지, Z 축 슬라이드로 구성되었다. 출력을 조절하기 위한 ND(Neutral Density)필터가 빔 전송구간에 위치하고 있으며 셔터 on/off 방식으로 레이저빔을 조절하였다.
- 사용된 레이저는 독일의 Jenoptik 사의 JenLas®D2.fs 모델이 사용되었으며 파장 1025 nm, 100 kHz 반복률, 펄스폭(FWHM) 400 fs, 평균출력(Pa) 4 W 인 펨토초 레이저이다.
- 7,8 실험은 펨토초 레이저를 활용하여 폴리머 기판 위에 증착된 은 나노 와이어의 전기적 절연을 수행하는 것을 목표로 진행이 되었으며 시편은 250 μm 두께의 폴리머 기판 위에 70 nm 의 두께로 증착된은 나노 와이어 이다. 실험에는 열 영향을 최소로 하는 정밀한 가공을 수행하기 위해 펨토초 레이저가 사용되었다. 실험은 은 나노 와이어의 어블레이션에 필요한 최소의 출력을 파악하고 고립된 형태의 사각형 모양으로 가공을 실시하여 가공부의 저항수치를 측정하는 순서로 진행되었다.
- 제작된 시편의 가공 깊이 및 가공된 라인의 폭을 측정하기 위해서 AFM 장비를 이용해 프로파일을 구하였다. 측정부위는 가공된 사각형상의 한 변 부분의 중앙을 선정하였다. 측정결과, 가공 형상부의 깊이는 대략 1.
- 펄스 에너지가 10.2 μJ, 7.6 μJ 의 조건을 기준으로 실험을 수행하였으며 4 mm x 4mm 크기의 정사각형을 제작하였다.
성능/효과
- 각 펄스 에너지(Ep) 당 여섯 가지 가공속도로 샘플 제작을 수행하였으며 실험 결과 펄스에너지가 7.6 μJ, 10.2 μJ, 12.1 μJ 가공결과는 실험을 위해 선정된 가공 속도에 상관없이 모든 가공속도에서 라인가공이 이루어 졌다는 것을 알 수 있다.
- 반면 펄스 에너지 10.2 μJ 로 제작된 시편의 경우는 사각 형상의 내부와 외부 사이의 저항 측정 시 저항 값이 OL(overload)로 측정되었으며 이 결과를 바탕으로 전기적 절연이 완벽하게 이루어 진 것을 알 수 있었다.
- 제작된 시편의 저항수치를 측정하여 제작된 샘플과 비교해서 절연이 이루어졌음을 확인하였으며, AFM 장비를 이용해서 가공된 선폭과 라인 프로파일들을 통해 가공된 시편이 완벽하게 절연 되었음을 알 수 있었다. 이 측정 결과들을 바탕으로 250 μm 두께의 폴리머 기판 위의 70nm 두께로 증착된 은 나노 와이어에 대한 펨토초 레이저 전기적 절연 가공이 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있었다.
- 펨토초 레이저를 이용해서 ITO를 대체할 성능을 가진 은 나노 와이어가 증착된 폴리머를 가공하여 전기적 절연을 이루는 것을 목표로 실험을 실시하였으며, 완벽하게 절연할 수 있는 실험결과를 얻을 수 있었다. 제작된 시편의 저항수치를 측정하여 제작된 샘플과 비교해서 절연이 이루어졌음을 확인하였으며, AFM 장비를 이용해서 가공된 선폭과 라인 프로파일들을 통해 가공된 시편이 완벽하게 절연 되었음을 알 수 있었다. 이 측정 결과들을 바탕으로 250 μm 두께의 폴리머 기판 위의 70nm 두께로 증착된 은 나노 와이어에 대한 펨토초 레이저 전기적 절연 가공이 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있었다.
- 8 μm 인 것을 알 수 있었다. 측정 결과, 샘플의 은 나노 와이어 층 두께인 70 nm 를 충분히 가공하고 완벽하게 절연할 수 있는 깊이를 구현하였다는 것을 확인 하였다. 또한, 가공된 라인의 주변부의 손상이 거의 없음을 알 수 있었다.
- 측정결과, 가공 형상부의 깊이는 대략 1.6 μm 정도인 것으로 나타났으며, 가공 라인의 폭은 1.8 μm 인 것을 알 수 있었다.
- 펄스 에너지 7.6 μJ 조건으로 제작된 고립된 사각 형상의 경우 사각 형상의 내부와 외부 간의 저항측정 결과 저항 값의 측정이 이루어 지는 것을 확인하였으며, 이를 바탕으로 절연이 완벽하게 되지 않았다는 것을 알 수 있었다.
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