초록 ▼

연구의 목적 및 내용
나노물질의 상향식 다층 패터닝 공정 기술을 확립하여, 플렉서블 기판위에 3층 구조의 나노선 헤테로 소자어레이를 구현하고 SiP 소자 응용 가능성을 확인한다. 즉, 기존의 하향식 소자 패터닝 공정이 갖는 나노선 재료 응용의 어려움을 극복하고 상향식 패터닝 공정을 실용적 기술로 확보하는 것을 목표로 한다.
본 과제에서 제안하는 SiP 소자 응용을 위한 상향식 다층 패터닝 공정 기술 연구내용은 (1) 나노재료의 합성 및 특성분석, (2) 나노선의 상향식 패터닝 기술 확보, (3) 상향식 패터닝으로 다층 나

연구의 목적 및 내용
나노물질의 상향식 다층 패터닝 공정 기술을 확립하여, 플렉서블 기판위에 3층 구조의 나노선 헤테로 소자어레이를 구현하고 SiP 소자 응용 가능성을 확인한다. 즉, 기존의 하향식 소자 패터닝 공정이 갖는 나노선 재료 응용의 어려움을 극복하고 상향식 패터닝 공정을 실용적 기술로 확보하는 것을 목표로 한다.
본 과제에서 제안하는 SiP 소자 응용을 위한 상향식 다층 패터닝 공정 기술 연구내용은 (1) 나노재료의 합성 및 특성분석, (2) 나노선의 상향식 패터닝 기술 확보, (3) 상향식 패터닝으로 다층 나노선 소자 제작을 위한 정렬공정 기술 확보, 그리고 (4) 상향식 패터닝 방법으로 다층 나노선 소자 어레이를 제작하는 것이다.
연구결과
V₂O₅, ZnO, SnO₂, CNT 등의 나노선을 CVD, sol-gel법을 이용하여 두께, 길이, 농도를 제어하여 합성 및 성장
(1) 나노재료의 합성 및 특성분석
- AFM, SEM, TEM, OM, PL 등의 장비를 이용하여 구조 및 전기적/광 특성을 분석함
(2) 나노선의 상향식 패터닝 기술 확보
- 상향식 패터닝을 위한 고기능성 미세접촉용 고분자 도장을 합성하고 Sagging 현상 방지를 위한 마스터 패턴과 오차 범위 2 μm이내의 얼라이너를 자체 제작함
- 미세접촉인쇄법, 슬라이딩 프린팅 전이법, 고분자 템플릿법, 열전이 테이프 전이법을 개발하여 각 나노선을 원하는 기판과 위치에 전이하는 상향식 패터닝 기술을 확보함
(3) 상향식 패터닝으로 다층 나노선 소자 제작을 위한 정렬공정 기술 확보
- 얼라이너와 광학리쏘그라피, O₂ RIE를 통해 다층 구조의 나노선 소자를 제작하고, 얼라인먼트 오차 2 μm 이내를 유지함
- 슬라이딩 전이법과 수평 정렬되어 성장된 나노튜브를 이용하여 정렬도, 농도를 제어하고 비아홀을 제작하여 복층의 얼라인먼트 기술을 확립함
(4) 상향식 패터닝 방법으로 다층 나노선 소자 어레이 제작
- 다양한 단일, 이종 나노선과 실리콘 등과의 접합 소자를 제작하여 full rectifier, FET, inverter, photo-detecter, UV sensor, humidity sensor 등 다양한 응용 소자와 플렉서블, 스트레처블 소자를 개발함
- 반구형의 실리콘 PM 소자를 제작하여 100 % 수율의 전자눈 카메라 소자를 제작하였고, 스트레칭이 가능한 나노선 AM 소자를 이용해 AMOLED 및 AM 광센서에 응용함
연구결과의 활용계획
추가 후속 연구를 통해 SiP 집적 시스템을 위한 모듈 제작을 넘어 변형 가능한 형태로 다양한 감지기능을 갖는 나노선 센서를 모듈로 제작하여 하나의 AM 기반위에 집적하고 동시에 기능을 할 수 있는 피부를 닮은 변형 가능한 다기능 센서 어레이 기술을 확립하고자 한다. 해당 연구는 앞서 확립한 다양한 공정 기술을 바탕으로 SiP 방식의 나노선 소자를 다기능 센서 시스템으로 구현하여 실용성, 산업성, 공정성을 확보하고 산업/의료/가정/사회적으로 다양하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Purpose&contents
We aim to fabricate a 3-layered nanowire hetero-device arrays on a flexible substrate via bottom-up patterning of nanowires and to evaluate its applicability to SiP devices. Therefore, to establish the bottom-up patterning process as a practical technology through overcoming its

Purpose&contents
We aim to fabricate a 3-layered nanowire hetero-device arrays on a flexible substrate via bottom-up patterning of nanowires and to evaluate its applicability to SiP devices. Therefore, to establish the bottom-up patterning process as a practical technology through overcoming its intrinsic difficulty in application to nano-materials is the main object of this project.
The contents of this proposal contains (1) synthesis and characterization of nano-materials, (2) bottom-up patterning of nano-materials, (3) alignment of nano-materials for multi-layered array of nano-devices, and (4) fabrication of multi-layered array of nano-devices by bottom-up patterning.
Result
(1) Synthesis and characterization of nano-materials
- Synthesis and growth of V₂O₅, ZnO, SnO₂, , CNTs via control of diameter, length, and concentration by sol-gel and CVD method
- Structural and electrical/optical characterization of nanowires by AFM, SEM, TEM, OM, and PL techniques
(2)Patterning of nanowires via bottom-up fabrication
- Fabrication of high performance polymer stamp, master pattern, and aligner with alignment error <2 μm for bottom-up patterning
- Establishment of various bottom-up patterning techniques such as micro-contact printing, sliding transfer printing, polymer template, thermal release tape transfer
(3) Alignment technique for the fabrication of nanowire devices via bottom-up patterning method
- Fabrication of multilevel nanowire devices by using aligner, optical lithography, and SnO² RIE techniques
- Establishment of multilevel alignment by using sliding transfer method and laterally aligned SWCNTs
(4) Multilevel array of nanowire devices by bottom-up technique
- Fabrication of various devices including full rectifier, FET, inverter, photo-detector, UV and humidity sensors by patterning techniques both on rigid and flexible/stretchable substrates
- Fabrication of electronic eye camera by using PM device arrays of silicon nanoribbon on hemispherical substrate and application of nanowire AM devices to stretchable AMOLED and photo-sensors
Expected Contribution
We would like to extend our research, beyond the fabrication of modules for SiP system, toward the establishment of the core-technology on skin-like deformable multi-functional sensor array by integrating various sensor modules onto AM of nanowires. The future research can be done by using the various fabrication techniques obtained in this work, including patterning of nanowires and PM/AM devices. Finally, the skin-like deformable multi-functional sensor array technique will be widely applied in various fields.

목차 Contents

• 도약연구사업 최종보고서(제출용) ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 28
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 31
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33
• 8. 참고문헌 ... 34
• 9. 연구성과 ... 35
• 10. 기타사항 ... 79