전자빔이 아닌 거품으로 나노미터(㎚) 수준의 무늬를 새기는 기법이 개발됐다. 반도체, 플랙시블 액정에 쓰이는 기판에 미세한 패턴을 쉽고 저렴하게 새길 수 있을 것으로 기대된다. 울산과기원은 김태성 기계항공 및 원자력공학부 교수팀이 '액체 거품의 구조를 제어하는 기법'을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다고 6일 밝혔다.
현재 패턴을 만드는 방법, 즉 패터닝에 가장 많이 쓰이는 것은 전자빔 또는 포토 리소그래피 기술이다. 패터닝을 정확한 위치에 할 수 있지만, 오랜 시간이 걸리는 공정과 고가 장비가 단점이다. 이런 단점을 극복하고자 액체를 이용한 다양한 패터닝 기술이 연구 중이지만 액체 제어에 변수가 많아 정확도를 높이는 것이 관건이다.
김태성 교수팀은 자연계에서 흔히 볼 수 있는 거품 구조와 미세 유체장치를 통해 새로운 패터닝 시스템을 만들었다. 일반적으로 거품 구조는 '폐쇄계'(close system)로 각 공기 방울 간 압력 차이 때문에 큰 공기 방울이 작은 것을 흡수하는 현상(오스발트 라이프닝)이 나타나 규칙적인 패터닝을 구성하기 어려웠다.
김 교수팀은 미세 유체장치를 이용해 각 공기 방울에 구멍을 뚫어 압력을 일정하게 맞춰 오스발트 라이프닝 현상을 배제해 나노 패턴을 쉽게 제어할 수 있도록 했으며, 김 교수팀은 "개방계 거품을 구현하고 그 원리를 분석한 첫 시도다"며 "이 거품으로 만든 나노 필름 구조가 증발하는 과정에서 물질을 주조하는 틀이 된다"고 설명했다.
또 "유연한 기판 위에서도 대면적으로 미세한 패턴을 그려 넣을 수 있는 장점이 있는 기술"이라며 "쉽고 저렴하게 몇 분 만에 나노입자나 유기물을 포함한 다양한 물질의 나노 패턴을 만들 수 있어 미래형 기기 제작에 유용할 것이다"고 밝혔다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 진행됐으며 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 7월 19일 자 온라인판에 실렸다.
