스트레처블 전자소자의 배선재료로 응용 가능한 구리-비결정성금속 다층구조의 제조 및 기계적 거동 분석

Abstract

최근 마이크로 LED를 사용한 디스플레이나 이를 활용한 스트레처블 디스플레이, 또는 다양한 스트레처블 전자소자를 구현하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 들어가는 전자소자들을 전기적으로 연결하는 배선재료로는 높은 전기 전도도를 가지는 금이나 구리 등이 많이 사용되고 있다. 이러한 미래형 전자소자에서는 대부분의 응력이 배선재료에 집중되어, 배선재료의 높은 기계적 신뢰성이 필요하다. 반면 기존에 사용되는 금 또는 구리는 매우 작은 탄성 변형 한계를 가지고 있어 기계적 신뢰성 측면에서 매우 좋지 않다. 따라서 이러한 한계점을 보완하기 위하여 늘어날 수 있는 다양한 구조를 도입하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 미래형 전자소자의 상용화를 위한 근본적인 재료의 한계를 극복하기 위해서는 높은 탄성 변형 한계와 높은 전기 전도도를 함께 가지는 재료를 배선재료로써 사용하며, 잘 늘어날 수 있는 구조를 도입하는 것이 필수적이다.따라서 기존에 많이 사용되는 구리와 함 께 비결정성금속을 적층하여, 높은 전기전도도와 높은 기계적 신뢰성을 가지는 재료를 제작하기 위해 본 연구를 진행하였다. 제조를 위해서 스퍼터링을 사용하였으며 비결정성금속의 두께를 변화시켜 기계적, 전기적 특성의 변화를 관찰하였다. 두 가지 방법(4침법, 패터닝을 사용한 2침법)으로 전기 전도도를 측정하고 실시간 일축 인장실험을 통해서 기계적 거동을 분석하였다. 또한, 스트레처블 기판 위에 본 재료를 제조하고 반복 신축 이후의 저항 변화와 재료의 상태를 관찰하였다.