초록 ▼

□ 연구개요
• 본 연구는 양자복합소재 (Quantum Nanocomposite) 실현을 위해 전해상도(Omni-resolution) 범위에 범용적으로 적용 가능한 3차원 양자 나노팹 플랫폼을 개발함으로써 특이(Unique) 물성 나노신소재 및 고성능 박막 소자 응용 연구에서의 패러다임 전환형 공정기술 개발을 목표로 함.
• 본 연구에서는 3차원 프린팅 개념을 나노팹 기술과 자기조립, 프로그램드 자가정렬 현상 및 계면 접착력 스위칭 윈리 등을 결합한 초고해상도 나노급 프린팅 기술을 통하여 이를 구현하였으며 패터닝 과정중

□ 연구개요
• 본 연구는 양자복합소재 (Quantum Nanocomposite) 실현을 위해 전해상도(Omni-resolution) 범위에 범용적으로 적용 가능한 3차원 양자 나노팹 플랫폼을 개발함으로써 특이(Unique) 물성 나노신소재 및 고성능 박막 소자 응용 연구에서의 패러다임 전환형 공정기술 개발을 목표로 함.
• 본 연구에서는 3차원 프린팅 개념을 나노팹 기술과 자기조립, 프로그램드 자가정렬 현상 및 계면 접착력 스위칭 윈리 등을 결합한 초고해상도 나노급 프린팅 기술을 통하여 이를 구현하였으며 패터닝 과정중 양자소재의 물성 저하 최소화 기술을 개발함.
• 목표 소자에 특화된 해상도 및 기하학적 형상을 제어하여 양자복합구조체 배열을 성공적으로 제작하였고 고성능 ELQLED 소자를 제작하는데 성공하였으며, 프린팅 기법을 응용하여 다양한 나노구조체 기반 전자 및 광학소자들을 제작하고 우수한 성능과 공정의 범용성을 확인하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 1차년도
① 양자구조체의 화학적 및 물리적 템플릿 표면상 선택적 접착(Adhesive attachment) 원리 연구: 템플릿 표면상 특정 패턴 정보를 화학적, 그리고 물리적으로 기입하여 양자구조체의 선택적 접착 기술 구현 성공
② 계면 상호작용의 스크리닝(Screening)에 의한 Adhesion switching 기반 전사(Transfer) 원리 개발(immersion transfer-printing; iTP): 전사매체 고분자를 양자점 비분산성 용매에 용해 가능한 고분자(PMMA)로 선택하여 최종단계에서 선택적으로 PMMA만 완전히 용해시키는 전사 원리를 고안함. 즉, PMMA가 acetone에 용해되면서 전사매체에서 최종기판으로 양자구조체의 adhesion interface transfer가 이루어짐. 고유한 열역학 기반의 전사 원리를 활용하여, 표면 에너지가 매우 낮은 기판을 포함 거의 모든 표면에 양자점 패턴을 구현할 수 있음.(곡면, 과일, 생체 피부, 화폐, 가죽 등 표면에 구애 받지 않고 패턴 형성이 가능하여 위조방지, 바이오센싱 등 다양한 응용 분야의 개발이 가능할 것으로 기대됨.)

■ 2차년도
① 목표 소자에 특화된 해상도 및 기하학적 형상을 제어하여 양자복합구조체 배열 제작: 1차년도에 개발된 iTP 공정을 사용하여 ELQLED 개발에 필수적인 적녹청 복합양자구조체 배열을 제작함. 적녹청(RGB) 양자 구조체의 순차적인 프린팅을 위해 서브픽셀간 간격과 비율을 디자인하여 정사각형과 펜타일 픽셀 템플릿을 제작함. 스핀코팅 과정에서 이종성분 용매 기반 양자점 분산액의 영역선택적으로 wetting 과 dewetting을 유도하는 원리인 ‘프로그램드 자기정렬’ 패터닝 기법을 개발함.
② 프린팅 기법을 사용해 제작한 full-color 양자점 배열의 광학 특성 평가 및 ELQLED 특성 평가: iTP 기반의 녹색 ELQLED를 제작해 소자특성을 평가한 결과, 28,000cdm^-2 이상의 최대 광도와 9.06cdA^-1 정도의 최대 전류효율을 보이는 것을 확인함.(기존 Contact Printing 연구결과에 비해 20배 이상의 전류효율)
③ 프린팅 기법을 응용한 다양한 나노구조체 기반 소자 제작과 특성 평가: 전사 기법을 사용해 지름 20nm 이하 수준의 단결정 실리콘 나노와이어의 대면적 양산기술을 개발하고 Schottky-barrier 트렌지스터와 초민감 압력센서를 제작하였음. 또한 미세 금속나노구조체의 전사 공정을 사용해 Au 금속 구조체를 제작하고 복제하여 Sub-50 nm 급 Nanohole array (NHA)를 제작하였고 광학특성을 분석함.

□ 연구개발결과의 중요성
• 본 연구팀의 전범위 (단일입자 급에서 필름까지) 양자소재 프린팅 기술은 해상도와 실용성 측면에서 이론적 및 물리적 한계에 도전하여 새로운 지식과 방법론의 창출을 목표로 하고 있어. 해당 분야에서의 학문적 위상을 크게 높일 수 있음.
• 디스플레이, 정보저장 장치, 센서, Photodetector, 태양전지 등 다양한 전자소자, 광전 소자에 양자나노 복합소재가 적용될 수 있으며, 기존 소자들의 성능을 몇 단계 끌어올릴 수 있는 잠재력이 있음. 열역학 기반의 adhesion transfer 원리의 특성상 표면에너지가 매우 낮은 기판상에 양자복합체를 전사하는 것이 가능해 활용 가능한 기판의 범용성이 매우 높음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 본 연구개발의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구개발 목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 30