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| ▲ UNIST 에너지 및 화학공학부 김소연 교수와 김예찬 연구원. (UNIST 제공) | ||
나노미터 크기의 규칙적인 구조를 가진 나노패턴을 효과적으로 제조하는 방법이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부 김소연 교수팀과 한국과학기술연구원(KIST) 권혁준 책임연구원, 전남대학교 허수미 교수팀이 공동으로 블록공중합체를 이용한 효과적인 대면적 나노패턴 제조 방법을 개발했다고 16일 밝혔다.
블록공중합체는 서로 다른 고분자 사슬이 공유결합으로 연결된 형태를 가진 고분자를 말한다. 이는 고분자 사슬간 반발력과 인력으로 스스로 나노구조를 만드는 특성을 갖고 있는데, 이를 통해 다른 공정보다 저렴하고 빠르게 나노패턴을 만들 수 있다. 그러나 패턴의 방향을 정렬하고 내부적인 구조적 결함을 제거하는 데 비싸고 복잡한 공정이 필요해 실제 적용에는 한계가 있었다.
연구진은 패턴의 방향 정렬과 내부 결함을 차례로 정복하는 ‘분할정복’ 방법으로 문제를 해결했다. 우선 블록공중합체 박막 위에서 밀어주는 힘을 가해 패턴 정렬의 방향성을 만들고, 용매 증기 처리 방식을 이용해 불안정한 결함 구조를 스스로 제거하도록 했다. 공동연구팀은 ‘선패턴균일도’라는 개념을 개발해 두 단계를 거친 품질의 향상을 입증했다.
김소연 교수는 “블록공중합체를 이용한 나노 패터닝에 관한 연구는 많지만, 큰 면적의 나노 패턴에서 배향 문제와 결함 제거를 한번에 하는 연구는 드물다”며 “반도체뿐만 아니라 광전소자, 플라즈모닉 소자 등 다양한 소자의 나노 패터닝에도 적용이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.
UNIST-PAL(포항가속기연구소) 빔라인, 한국연구재단, KIST 기관 연구 프로그램 지원을 받아 이뤄진 이번 연구 결과는 미국과학진흥회(AAAS)에서 발행하는 종합과학 분야 세계 권위지인 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances) 6월 14일자에 게재됐다.