초록 ▼

□ 연구개요
단결정 박막의 templated dewetting 기술은 기존의 리소그래피 기술로는 형성시키기 어려운 다양한 형태의 정규적 패턴을 형성시킬 수 있다는 점에서 그 차별성이 높다. 본 연구는 그에 기반한 나노패터닝 기술의 적용 가능 재료와 패턴 스케일의 범위를 확장하고 패터닝 과정을 예측할 수 있는 포괄적 이론을 제시하고자 추진되었다. 기존의 Pd와 Ni에 추가하여 Fe, Cu, Ag, 그리고 Au 등으로 가용 재료 범위를 확장하고 형성 가능한 패턴의 feature size를 수십 nm이하로 줄이는 것을 세부 목표로

□ 연구개요
단결정 박막의 templated dewetting 기술은 기존의 리소그래피 기술로는 형성시키기 어려운 다양한 형태의 정규적 패턴을 형성시킬 수 있다는 점에서 그 차별성이 높다. 본 연구는 그에 기반한 나노패터닝 기술의 적용 가능 재료와 패턴 스케일의 범위를 확장하고 패터닝 과정을 예측할 수 있는 포괄적 이론을 제시하고자 추진되었다. 기존의 Pd와 Ni에 추가하여 Fe, Cu, Ag, 그리고 Au 등으로 가용 재료 범위를 확장하고 형성 가능한 패턴의 feature size를 수십 nm이하로 줄이는 것을 세부 목표로 하였다. 단결정 박막의 전사와 물리적/화학적 특성 측정을 통해 해당 패터닝 기술이 다양한 소자에 활용될 수 있음을 보이고자 했다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 각 세부 연구목표대비 연구결과를 아래 요약한다.
1. 확장된 범위의 박막 재료에 대한 단결정 증착 및 열처리 조건 확립
Ni, Pd, Fe, Ag, Cu, 그리고 Au 등 대부분의 주요 transition metal들과 noble metal들과 함께 이들의 multilayer 들에 대한 단결정 박막 증착 조건이 확립됨. 동일한 hole 또는 패턴의 형태를 얻기 위해 필요한 재료별 열처리 조건 (hydrogen의 flow rate)을 각 재료의 상대적 oxygen affinity 차이를 고려하여 확립함.
2. 단결정 박막 전사 공정 개발
Sacrificial epitaxial layer의 증착과 선택적 에칭을 활용하여 임의의 기판에 Pd(100), Au(100), 그리고 Au(110) 등의 단결정 박막을 전사하는 공정을 개발함. 전사 후 결정성이나 표면 상태에의 손상이 없는 것으로 확인됨.
3. Templated dewetting을 통한 나노 패턴의 형성
KrF stepper, nanoimprint, 그리고 일반적인 photolithography 공정을 활용하여 형성시킨 patch들에 dewetting 현상을 인가하여 deep submicron scale의 정규적 homogeneous pattern들과 sub-20 nm 스케일의 feature를 포함하는 정규적 hierarchy 구조들을 일관되게 형성시킴.
4. 나노 패턴 형성 메커니즘 제시
각 재료의 surface energy anisotropy와 oxygen affinity가 capillary instabilities, Rayleigh-like instabilities, 그리고 faceting 등에 미치는 영향들을 분석하고 이를 통해 패턴 형성의 예측을 가능케 하는 포괄적 이론을 제시함.
5. 나노 패턴의 물리적/화학적 특성 측정 및 분석
Fe 구조체의 magnetic switching behavior가 구조체의 width, 결정 방향, 그리고 표면 faceting 상태에 따라 크게 달라짐. 동일 width에서 10배 가량의 coercivity 차이가 나타날 정도로 광범위한 제어가 가능함. Ag particle에 대한 CO2RR 촉매 특성 분석에서는 수소 대비 일산화탄소의 발생량이 facet에 의존함을 보임.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구의 수행을 통한 가용 재료와 패턴 스케일 범위의 확대는 기 개발된 패터닝 기술의 응용 범위를 획기적으로 확대시킬 수 있다. 특히 박막 전사 기술의 개발은 각 응용 분야에서 주로 활용되는 기판에 단결정 패턴의 형성을 가능케 하며 이는 해당 패터닝 기술이 적용 가능한 분야를 획기적으로 확대시킬 수 있음을 의미한다. 궁극적으로 패터닝 과정을 예측할 수 있도록 하는 포괄적인 이론을 제시함으로서 단결정의 templated dewetting을 패터닝 공정으로써 활용하고자 하는 다양한 분야의 연구자들에게 유용한 가이드라인을 제시하고 있다는 점에서 그 가치와 중요성이 높다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 확장된 범위의 박막 재료에 대한 단결정 증착 및 열처리 조건 확립 ... 4
• 나. 단결정 박막 전사 공정 개발 ... 5
• 다. 새롭게 추가된 박막의 templated-dewetting을 통한 패턴의 형성 ... 5
• 라. Templated dewetting을 통한 나노 패턴의 형성 ... 7
• 마. 나노 패턴 형성 메커니즘 제시 ... 9
• 바. 나노 패턴의 물리적/화학적 특성 측정 및 분석 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 14
• 끝페이지 ... 17