초박막 단결정 실리콘을 인쇄한다.

-“플렉시블 전기전자 소자 개발을 위한

초박막 단결정 실리콘의 획기적 전사 인쇄 기술”-

반도체 물질로 잘 알려진 단결정 실리콘을 플라스틱과 같은 유연한 기판에 효율적으로 전사 인쇄 시킬 수 있는 기술이 개발되었다.

광주과학기술원(GISTㆍ총장 선우중호) 신소재공학부 고흥조 교수(41)팀은 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 ‘일반연구자지원사업(기본연구)’, 지식경제부(장관 최중경)의 ‘국가플랫폼기술개발사업’, 및 광주과학기술원의 다산 신임교원 정착연구사업의 지원을 받아 광주과학기술원 신소재공학부 박성주 교수 및 UIUC의 John A. Rogers 교수와 공동으로 연구를 수행하였다.

이번 연구결과는 나노과학분야의 권위 있는 학술지인 독일 ‘스몰 (small, IF : 6.171)"誌 제 7권 4호 2월 18일자에 표지논문 (Front Cover Picture Article)으로 게재되었다. (논문명 : Arrays of silicon micro/nanostructures formed in suspended configurations for deterministic assembly using flat and roller-type stamps)

고흥조 교수팀은 SOI 웨이퍼를 이용하여 초박막 단결정 실리콘을 다른 기판에 전사 인쇄 시킬 경우 가장 중요한 정렬도와 전사 수율을 구조적 접근을 통해 100% 수준으로 획기적으로 향상시켰다.

딱딱하고 부러지기 쉬운 특성이 있는 단결정 실리콘은 초박막 구조를 이용하여 쉽게 구부릴 수 있으며, 이것을 플라스틱과 같은 유연한 기판에 전사 인쇄 시킬 경우 플렉시블 전기전자 소자로 활용할 수 있다.

SOI웨이퍼를 이용하면 쉽게 전사 인쇄 시킬 수 있는 초박막 단결정 실리콘을 제조할 수 있으나 상용화를 위해서는 완벽한 전사 인쇄 효율이 필요하다. 이번 연구에서 초막막 단결정 실리콘 구조 밑에 고분자 지지대를 형성시켜서 공정 과정에서 실리콘 패턴을 잡아줌과 동시에 인쇄시 실리콘 구조가 웨이퍼에서 잘 떨어질 수 있도록 하여 정렬도와 전사 수율을 모두 상용화가 가능한 수준으로 향상시켰다.

특히 이 기술은 롤-투-롤 (roll-to-roll) 공정에도 적용될 수 있어 대면적 전기전자 소자 개발에도 응용이 가능할 것으로 기대된다.

고 교수는 “초박막 단결정 실리콘을 플라스틱 기판으로 전사 인쇄 할 경우 생길 수 있는 오류로 인해 상업적으로 적용하기에 한계를 가질 수 있는데 반해 이번 연구는 고분자 지지대 구조의 도입을 통해 원천적으로 문제를 해결하였고 SOI 웨이퍼뿐 아니라 여러 에피텍시얼 웨이퍼에도 적용 가능하여 다양한 플렉시블 전기전자 소자 개발에 응용할 수 있어 큰 의미가 있다”고 밝혔다.