초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 반도체공정을 이용하여 3차원 미세구조와 기판 표면에 광‧화학적 특성을 극대화시키는 후각섬모와 유사한 다공성 나노구조 금속박막을 형성하여 화학 및 생체의학 센서에의 응용을 목표로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 Grid를 사용한 RIE를 이용하여 Si 표면에 사진식각공정 없이 3차원 미세구조를 형성하는 표면 요철화 공정기술과 GFS(Gas flow Sputtering)을 이용하여 금, 은, 구리등 3차원 다공성 나노구조 금속박막을 증착하는 공정을 구현하고, SERS 기반의 초고감도 질병인자 검출로 조기 진

□ 연구개요
본 연구는 반도체공정을 이용하여 3차원 미세구조와 기판 표면에 광‧화학적 특성을 극대화시키는 후각섬모와 유사한 다공성 나노구조 금속박막을 형성하여 화학 및 생체의학 센서에의 응용을 목표로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 Grid를 사용한 RIE를 이용하여 Si 표면에 사진식각공정 없이 3차원 미세구조를 형성하는 표면 요철화 공정기술과 GFS(Gas flow Sputtering)을 이용하여 금, 은, 구리등 3차원 다공성 나노구조 금속박막을 증착하는 공정을 구현하고, SERS 기반의 초고감도 질병인자 검출로 조기 진단이 가능한 실시간 화학 및 생체의학센서의 개발에 적용하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
▶1차년도(2017) 개발 목표 : Grid를 사용한 RIE를 이용한 Si 표면 요철화 공정기술 및 GFS system을 사용한 다공성 나노구조 금속박막 제조공정 연구
- Grid를 사용한 RIE를 이용한 방법으로 Si 표면 요철화 공정기술 개발 완료함. 요철구조는 크기 0.5~2㎛, 반사율 10% 이하, 균일도 ±5%이내를 만족하였음.
- Cluster 소스를 이용한 스퍼터링으로 다공성 나노구조 금속박막 제조공정기술 개발함. 박막 두께 2㎛이상, porosity 75~85% 이상을 만족하며, EF는 30 mTorr에서 1.38×10⁶ 으로 측정됨.
▶2차년도(2018) 개발 목표 : 요철구조가 형성된 Si 기판 상에 3차원 다공성 나노구조 금속박막 형성 공정기술 및 최적화 연구
- 0.5~2㎛ 요철구조가 형성된 Si에 1㎛ 이상의 다공성 나노구조 금속박막 형성함.
- 다양한 공정조건에 대한 라만 응답특성을 측정하여 다공성 나노구조의 특성을 확인함. R6G에 대한 라만 응답특성은 공정조건에 따라 2.74×10⁶~2.99×10⁶ 로 높은 EF 값을 가졌음.
▶3차년도(2019) 개발 목표 : 3차원 다공성 나노구조 금속박막의 화학 및 생체의학 센서 적용 연구
- 본 연구로 제작된 시편의 라만 응답특성은 상업적 라만기판과 동일한 특성 파장에서 피크값을 가졌으며, 라만 강도는 약 1.5 배 이상의 우수한 강도를 가졌음.
- Benzo(a)pyrene(BaP) 40ppm, 0.1~10mM 숙신산(Succinic Acid)의 라만 응답특성 측정으로 화학센서에 적용 가능함을 확인함.
- 유방암(ECD-HER2) 및 대장암(CEA) Aptamer 에 대한 라만 응답특성 측정으로 질병인자 측정을 위한 SERS 센서로 응용 가능함을 확인함.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 본 연구의 다공성 나노구조 금속박막층 제조공정은 Ag, Cu, Au, Pt, Ag/Au, Pt/C 등 단일 및 합금형 금속박막층, ZnO, SnO₂ 등 화합물 다공성 나노구조 박막제조에 활용될 수 있으며, 센서, 에너지저장소자의 전극, 화학반응의 촉매소재(catalyst) 연구에 활용될 수 있다.
○ Grid를 이용한 RIE 방법으로 maskless 표면 요철화 기술은 사진식각공정 없이 Si 표면에 미세 요철구조를 형성하는 공정으로 Si 솔라셀의 효율 개선, 적외선 소자의 광흡수증가 등에 활용될 수 있다.
○ 본 연구로 제작된 SERS 기판은 라벨이 없는(Label free) 감지특성을 가지고 있어, 유해가스 측정, 잔류농약측정, 수질오염측정, 암진단등 화학 및 생체의학센서 제조에 활용될 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 최종목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 1차년도 목표 및 연구결과 ... 4
• (2) 2차년도 목표 및 연구결과 ... 12
• (3) 3차년도 목표 및 연구결과 ... 20
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 26
• 4. 참고문헌 ... 27
• 5. 연구성과 ... 28
• 끝페이지 ... 33