초록 ▼

연구목표: 1년간의 연구목표는 최소한 1개의 준금속 실리콘 전구 단량체를 합성하고 이의 고분자화, 유기 용매에 대한 용해성 확보, 스핀 코팅 후 경화하였을 때 실제로 고체 실리콘 준금속이 형성되는지 확인하는 일련의 연구를 수행하여 “soluble silicon” 개념을 실현하는 것이다.

연구의 필요성: 반도체 적층을 통한 집적화를 위해서 실리콘 기질이 여러 층에 걸쳐 수직으로 놓여야 하는데, 이를 위해서는 수십~수백 크기의 aspect ratio를 가지는 실리콘 나노 기둥을 만들 수 있는 기술이 필요하다. 기존의 CVD

연구목표: 1년간의 연구목표는 최소한 1개의 준금속 실리콘 전구 단량체를 합성하고 이의 고분자화, 유기 용매에 대한 용해성 확보, 스핀 코팅 후 경화하였을 때 실제로 고체 실리콘 준금속이 형성되는지 확인하는 일련의 연구를 수행하여 “soluble silicon” 개념을 실현하는 것이다.

연구의 필요성: 반도체 적층을 통한 집적화를 위해서 실리콘 기질이 여러 층에 걸쳐 수직으로 놓여야 하는데, 이를 위해서는 수십~수백 크기의 aspect ratio를 가지는 실리콘 나노 기둥을 만들 수 있는 기술이 필요하다. 기존의 CVD 방법이나 원자층 적층 방법으로는 aspect ratio가 큰 물질을 제조하는데 있어서 한계가 있다. 즉, 밀도가 크고 빈 공간이(void) 없는 기둥을 제조하는데 상기의 방법은 한계를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구자는 기존 방법과 차별화된 방법으로 이를 해결하기 위해, solution process(spin coating)를 도입하여 기둥모양의 홀을 가진 거푸집에 용해성 실리콘 전구체를 채우고, 가열에 의한 화학적 반응을 통해 실리콘 준금속으로 경화시켜 나노기둥을 제조하고자 하며, 이러한 방법이 기존의 방법이 가지고 있는 문제를 해결 할 수 있는 가장 유력한 대안이라고 판단하여 본 연구를 수행하였다.

연구 결과: 1년의 연구기간 동안 고반응성 NPS(neopentasilane) 및 CPS(cyclopentasilane) 전구체를 합성하는데 성공하였고, 당 단량체를 사용하여 예상보다 편리한 방법으로 “용해성이 있는” 준금속 실리콘 전구체 올리고머를 합성하였으며, 이를 wafer에 코팅하고 baking 했을 때, 비교적 낮은 온도인 400 oC에서 Si-H가 거의 사라지고 Si atom만 존재하는 데이터를 얻어 “soluble silicon” concept의 실현에 성공하였다.

파급효과: 국내에서는 유일하게 “soluble silicon”을 합성할 수 있음을 실현하였고, 이는 반도체 분야 뿐만 아니라 3D printing, 2차전지 음극 소재 분야에 무정형 실리콘을 자유자재의 모양으로 도입할 수 있는 기회를 제공할 것으로 기대되어, 현재 기업체와 연구소 등에서 추후 연구결과에 대한 관심을 보이고 있다. 또한 학술적으로 ring strain, quaternary Si, 고분자화 방법 등의 다양화를 변수로 silicon 준금속 제조의 연관관계를 파악할 수 있는 단초가 마련되었다

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8