기계연구원, 2차원 나노소재 손상없이 찍어낸다

대면적 2차원 나노소재 롤 기반 무손상 전사기술 개발

투명 디스플레이·투명 반도체 활용 가능, 가격 경쟁력 우수

[대전=뉴시스] 기계연구원은 롤 전사필름의 점착층 두께를 최적화해 2차원 나노소재(단층 그래핀)의 롤 기반 전사공정에 적용, 2차원 나노소재를 손상없이 원하는 기판에 전사하는데 성공했다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국기계연구원은 나노역학장비연구실 김광섭 책임연구원이 머리카락 10만분의 1 수준인 1㎚ 이하의 2차원 나노소재를 4인치 이상의 웨이퍼 기판에 손상없이 전사할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 기술은 원자층 두께의 2차원 나노소재를 웨이퍼 크기로 찍어내 듯 전사할 수 있는 '대면적 2차원 나노소재 무손상 롤 전사기술'로 투명디스플레이와 투명반도체, 자율주행 자동차용 디스플레이까지 다양한 분야에 활용될 수 있다.

롤 기반 전사공정은 전사필름 표면에 위치한 나노소재를 원하는 기판 위에 옮기는 공정으로 롤러를 이용해 인쇄물을 찍어내 듯 나노소재를 대면적에 옮길 수 있는 고효율 제조기술이다.

전사공정은 옮겨야 할 나노소재가 붙어있는 전사필름(A)과 나노소재가 옮겨지는 대상 기판(B)으로 구분된다. 롤 전사는 A를 B위에 롤러 굴리듯 굴리며 A위에 있던 소재를 B로 옮기는 과정이다.

이번에 김 박사 연구팀은 2차원 나노소재를 전사할 때 얇은 나노소재를 떼어내면서 찢어지거나 기판에 붙이면서 생기는 깨짐 등 불안정성을 제거할 수 있는 핵심 기술을 확보했다.

[대전=뉴시스] 기계연구원이 대면적 2차원 나노소재의 롤 기반 무손상 전사공정으로 제작한 웨이퍼. *재판매 및 DB 금지

연구팀은 전사필름의 점착층 두께를 최적화해 박리면의 불안정성을 제거, 나노소재를 훼손하지 않고 그대로 옮길 수 있게 했다.

연구팀은 "전사필름에서 점착층 두께에 따라 두 가지 서로 다른 손상이 일어나는 것을 관찰했다"며 "이를 바탕으로 전산 시뮬레이션과 실험을 통해 점착층 변형으로 인한 2차원 나노소재의 손상 메커니즘을 밝히고 점착층 두께를 최적화했다"고 설명했다

이번 연구성과를 활용하면 2차원 나노소재의 롤 전사 공정에서 발생하는 나노소재 손상을 기존의 약 30%에서 1%까지 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

김광섭 책임연구원은 "이 기술은 2차원 나노소재 및 마이크로 디바이스 기반의 웨어러블 전자기기, 유연투명 디스플레이, 고성능 바이오·에너지 센서의 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있을 것"이라며 "차세대 반도체, 디스플레이, 미래차산업 등 다양한 분야에 활용하면 새로운 산업 창출도 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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