고성능 플렉시블 디스플레이 실현 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

KAIST(총장 서남표)는 기계공학과 고승환?양동열 교수팀이 공동으로 펨토초레이저 소결공정을 이용해 수백나노의 고정밀도 금속 패턴을 단일 공정으로 제작하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

학교측에 따르면, 이를 이용하면 다양한 기판에서 고정밀 패터닝이 가능해져 유기 전자소자 기술 등과 결합 시 성능과 집적도가 우수하면서도 자유자재로 휘어지는 고성능 플렉시블 전자소자나 디스플레이 등이 실현될 수 있다.

KAIST 연구팀이 금속 나노입자 펨토초레이저 소결공정을 이용한 극미세 금속패턴 제작에 성공했다고 2일 밝혔다.

일반적으로 집적도가 높은 전자소자 제작을 위해서는 고비용의 노광 혹은 광식각 공정이나 고진공 전자빔 공정을 통한 금속 패턴의 제작이 필수적이다. 최근에는 잉크젯 및 롤투롤(Roll to Roll) 프린팅 기술을 이용해 직접 금속 패턴 제작이 시도되고 있다.

이들 기술은 그러나 공정 특성상 1㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 이하의 정밀도 달성에는 한계가 있어 고집적?소형화에 불리했다는 게 학교측 설명이다.

연구팀은 3~6nm(나노미터, 10억분의 1미터) 크기의 녹는점이 낮은 은 나노 입자와 열확산을 최소화할 수 있는 금속 나노입자 펨토초레이저 소결공정(Femtosecond laser selective nanoparticle sintering, FLSNS)을 개발했다.

더불어 유리, 웨이퍼, 고분자 필름 등 다양한 기판위에 1㎛이하의 고정밀도 금속 패턴을 단일 공정으로 제작할 수 있는 기술도 개발, 이를 이용해 최소 정밀도 380nm 선폭의 극미세 금속패턴 제작에 성공했다고 학교측은 설명했다.

연구팀은 개발된 금속 패터닝 기술을 KAIST 전기 및 전자공학과 유승협 교수팀과의 협력을 통해 유기 전계효과 트랜지스터 제작공정에 적용, 차세대 플렉시블 전자소자 제작에 활용될 수 있는 가능성도 제시했다.

연구를 맡은 고승환 교수는 “고가의 진공 전자빔 공정을 통해서만 제작 가능했던 기존의 디지털 직접 나노패터닝 기술을 비진공, 저온 환경에서 구현했다”며, “이로써 전자빔 공정을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 향후 다양한 플렉시블 전자소자 제작으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 한국연구재단의 나노원천기술개발 및 신진연구 사업지원, 지식경제부의 협동사업지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 재료과학기술 분야 세계적 권위 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 7월호에 게재됐다.