레이저 패터닝을 이용한 고 전도성 구리전극 제조에 관한 연구

Abstract

본 연구의 목적은 물리적 화학적 분석을 통한 레이저와 구리 나노입자간의 상호작용메커니즘에 대한 고찰 및 이를 통한 고성능의 구리 전극 제조이다. 구리 나노입자 레이저 소결을 이용한 구리 전극 제조는 기존의 금 (Au), 은 (Ag) 나노입자 기반 레이저 패터닝 공정에 비해 재료 비용 면에서 혁신적인 이점을 가지고 있어서 구리 나노입자 레이저 패터닝을 통한 고전도성의 구리 전극 제조는 기존의 포토리소 공정을 대체할 차세대 기술로 주목 받고 있다. 그러므로 산화경향과 같은 구리 나노입자 레이저 상호작용 메커니즘 규명에 관한 연구가 매우 중요한 Issue로 존재하고 있다. 기존의 구리 나노입자 레이저 소결 연구는 저 순도 또는 순도규명조차 되지 않은 구리 나노입자 잉크를 사용하여 진행되었기 때문에 구리 나노입자 상호작용 메커니즘을 실험적으로 규명하는데 한계가 존재하였다. 이러한 결과, 제작된 구리 전극의 성능이 매우 낮고 실질적인 구리 나노입자 상호작용 메커니즘 분석에 관련된 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 기존 연구의 문제점을 해결하기 위해 순수한 구리 나노입자 잉크를 이용한 정확한 레이저와 구리 나노입자간의 상호작용 메커니즘의 실험적 규명 및 이를 이용한 고전도성의 구리 전극을 제조하고자 한다. 이를 위해 공정 변수를 선정하고 실험을 진행 하였고 제작된 구리 전극의 물리적 화학적 분석을 통해 종합적인 결론을 내렸다. 결과적으로 200mm/s 레이저 스캔 속도에서 비저항 4.56μ??cm 의 고 전도성 구리 전극을 제조 할 수 있었고 이의 산업적 효용성을 입증하기 위해 유연기판 PI (Poly Imide), PEN (Poly Ethylene Naphthalate) 에도 전극을 형성할 수 있었으며 트랜지스터의 소스 (Source), 드레인 (Drain) 전극 제조를 통해13.56Mhz RFID (Radio Frequency Identification) 용 CuO 트랜지스터 제작 가능성을 확인 하였다.