열산화된 SiO2 박막을 이용한 봉지재료의 인장 물성 분석

Abstract

스트레처블 기기에 대한 관심이 높아지면서 수분과 산소에 취약한 스트레처블 유기소자에 사용될 봉지재료에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 공기 중의 수분의 차단하기 위해서는 현재 사용되고 있는 봉지재료인 유리처럼 밀도가 높고 결함이 거의 없는 재료를 적용해야 한다. 이러한 관점에서 열산화법으로 성장시킨 SiO2는 스퍼터링 기법이나 화학기상증착법, 열증착법으로 증착한 다른 SiO2에 비해 매우 낮은 투습도를 보일 것으로 예측된다. 하지만 다른 세라믹 재료와 같이 SiO2는 취성거동을 보이기 때문에 플렉서블 소자에 적용하는 데 큰 어려움이 따른다. 본 연구에서는 열산화법을 이용하여 결함이 거의 없는 SiO2 박막을 성장시켰고 SiO2 박막의 연신율을 증가시키기 위해 박막의 잔류응력을 이용하여 주름구조를 가지는 SiO2 박막을 제작하였다. 이 때 1 μm 이하의 두께를 가지는 SiO2 박막의 기계적 물성을 측정하여 박막의 기계적 물성과 주름구조의 형상간의 상관관계에 대해 분석하였고 이를 통해 결함 없이 안정된 주름구조를 가지는 최적의 두께를 찾고자 하였다. SiO2 박막의 기계적 물성은 가장 정량적인 기계적 물성을 측정 할 수 있는 인장시험을 통해 평가되었다. 박막의 두께가 매우 얇아서 Push-to-pull 장치에 전사된 SiO2 박막을 이온조사기법을 이용하여 패터닝하는 방법으로 샘플을 제작하였다. 그리고 인장시험결과의 정확도를 높이기 위하여 피코인덴터를 이용하였으며 in-SEM 인장시험을 수행하였다.