솔겔 공정을 이용한 고신축 이산화규소 박막 제조 기술

Abstract

최근 웨어러블 디바이스의 수요가 증가함에 따라 전자기기를 구성하는 소자에 유연성을 부여하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 소자의 유연성을 확보하기 위해서는 소자의 구성요소의 유연성이 확보되어야 한다. 고분자 재료의 경우 높은 변형특성 덕분에 유연성 소자에 적용하기 용이하지만, 전자기기의 부동층, 절연층 등 특수한 목적으로 사용되는 이산화규소와 같은 무기재료의 경우 낮은 탄성 한계를 가지고 있어 유연소자에 적용하기에 어려움이 있다. 무기재료의 경우 일반적으로 재료 내에 존재하는 결함이 크랙의 생성 원인으로 작용하여 낮은 변형률을 가지게 된다. 이러한 이유로 무기재료의 재료 내 결함을 최소화하여 변형 특성을 향상시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이산화규소 박막의 다양한 증착 방법 중 하나인 솔겔 공정은 솔루션 기반의 공정으로 대면적 제작이 가능하며 조밀화 과정을 고온에서 진행할 경우 내부 결함 없이 박막의 제조가 가능한 장점을 가지고 있다. 하지 만 솔겔공정으로 제작한 이산화규소의 경우 나노파티클에 대해서만 연구가 활발하게 이루어져 박막형태 이산화규소에 대해서는 기계적 물성 관련 연구가 부족한 상태이다. 본 발표에서는 박막형태의 이산화규소를 솔겔 공정으로 제작하고 기계적 물성 및 변형 신뢰성을 분석하였다. 제작된 이산화규소 박막의 비정질구조는 TEM 분석을 통하여 분석하고 투과도는 UV-vis-nir 장비를 이용하여 분석하였다. 이산화규소 박막의 탄성 한계는 일축 인장실험과 반복 인장실험을 통하여 분석하였다. 측정된 탄성 한계에 기반하여 임계굽힘 곡률을 예측하고 다양한 굽힘 곡률에서 반복 굽힘 실험을 진행하여 얻은 임계 굽힘 곡률과 비교 분석하여 소자 적용 가능성을 평가하였다.