나노트윈 구조를 가지는 고강도 나노포러스 금의 제조

Abstract

나노포러스 금(Nanoporous gold)은 합성방법과 미세구조 제어가 용이한 나노스케일의 open-cell 구조 재료로 센서, 촉매, 액추에이터, 전극 재료 등 다양한 분야에서 활용가능성이 높은 재료이다. 그러나 나노포러스 금의 다공성 구조는 인장 응력에서 가장 약한 리가먼트에 응력이 집중되면서 급진적인 취성파괴를 나타내어 상용화에 제약을 받고있어, 나노포러스 금의 인장강도를 정확히 측정하는 연구와 동시에 인장 강도와 연성을 증가시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 최근의 연구에 따르면, 금속 박막에 높은 밀도의 쌍정계(twin boundary)를 형성한 나노트윈 구조를 형성하였을 때, 쌍정계로 인하여 전위의 이동이 방해되면서 취성거동을 보이는 나노결정립 구조 재료에 비하여 강도와 연성이 동시에 증가되는 현상이 보고되었다. 본 연구에서는 동시스퍼터링 기법을 이용하여 실리콘 기판 위에 나노트윈 구조의 금-은 모합금 박막을 제조하고 금-은 박막에서 은을 선택적으로 에칭하는 디얼로잉 공정을 거쳐 나노트윈 구조의 나노포러스 금을 제작하였다. 나노포러스 금의 미세구조를 TEM, SEM, EBSD 등을 이용하여 분석하였다. 또한 SEM 챔버 내에서 실시간 인장 실험를 통하여 나노트윈 나노포러스 금의 기계적 물성을 평가하여, 구조에 따른 변형 메커니즘을 DIC와 MD를 통하여 규명하였다.