무손상 건식 전사 기술 관련 이미지

스티커처럼 떼어내 간단히 옮기는 무손상 건식 전사 기술에 대한 최신 연구를 소개합니다. 소자 손상과 독성 물질 사용을 피하며 소요 시간을 대폭 감소시키는 이 혁신적인 기술은 고성능 전자기기 제작에 혁신적인 변화를 가져올 것입니다.

▲ 응력 제어를 이용한 무손상 건식 전사 프린팅 기술 개념

 

<그림1> 응력 제어를 이용한 무손상 건식 전사 프린팅 기술 개념

스퍼터링된 원자가 기판에 증착될 때, 증착된 필름 내에 잔류 응력이 생성되며, 공정 조건에 따라 응력의 종류와 크기가 변할 수 있다. 백금 박막을 형성할 때, 첫 번째 층은 적당한 수준의 압축 또는 인장 응력을 갖게 하고, 두 번째 층은 강한 인장 응력을 가지도록 하면 수직 방향으로 인장 응력 구배가 극대화된다. 추가로 기판을 구부리면 평균 응력이 증가하여 박막을 기판으로부터 쉽게 분리할 수 있다.

 

▲ 다양한 2차원 박막의 3차원 구조로의 변환

 

<그림2> 다양한 2차원 박막의 3차원 구조로의 변환

응력이 제어된 백금 이중층 박막을 스탬프를 이용해 기판에서 분리한 후 접착층에 전사 프린팅하면 3차원 구조물을 만들 수 있다. 또한, 접착층의 패턴에 따라 다양한 3차원 구조물로 변형할 수 있어, 개발된 무손상 건식 전사 프린팅 기술은 2차원 형태뿐만 아니라 3차원 형태의 다기능성 소자 제조에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

 

 

▲ 전사된 LiCoO2 박막을 이용한 유연 박막 전지 제조

 

<그림3> 전사된 LiCoO2 박막을 이용한 유연 박막 전지 제조

백금 박막은 박막 전지의 집전체로 활용될 수 있으며, 개발된 무손상 건식 전사 프린팅 기술을 이용하여 유연 박막 전지의 제조가 가능하다. 먼저, 백금 이중층 박막을 형성하고 그 위에 양극 소재인 LiCoO2 박막을 증착한다. 고온 열처리 후, 전사 공정을 통해 이를 PET 유연 기판에 전사하고, 고체 전해질, 음극, 음극 집전체를 차례로 증착하면 유연 박막 전지가 완성된다.

 

무손상 건식 전사 기술로 고성능 전자 소자를 혁신하는 방법