KR101334195B1 - 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법 - Google Patents

챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101334195B1
KR101334195B1 KR1020110090524A KR20110090524A KR101334195B1 KR 101334195 B1 KR101334195 B1 KR 101334195B1 KR 1020110090524 A KR1020110090524 A KR 1020110090524A KR 20110090524 A KR20110090524 A KR 20110090524A KR 101334195 B1 KR101334195 B1 KR 101334195B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
raw material
unit
liquid solvent
vacuum
Prior art date
Application number
KR1020110090524A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130027144A (ko
Inventor
홍성제
김영석
김종웅
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020110090524A priority Critical patent/KR101334195B1/ko
Publication of KR20130027144A publication Critical patent/KR20130027144A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101334195B1 publication Critical patent/KR101334195B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0004—Apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of nanostructural devices or systems or methods for manufacturing the same
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • B82B3/0038—Manufacturing processes for forming specific nanostructures not provided for in groups B82B3/0014 - B82B3/0033
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

본 발명은 이온화된 기체인 플라즈마를 사용하여 나노 입자 제조를 위한 타겟 원자를 스퍼터링함과 동시에 챔버 전체를 이용하여 클러스터화시킴으로써 나노 입자를 제조할 수 있는 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 방법은, 원료 소재 공급 유닛이 챔버 내부에 원료 소재 타겟을 투입하는 단계; 챔버 내부의 일부가 잠기도록, 챔버 내부로 액상 용매를 주입하는 단계; 진공 형성부를 이용하여 챔버의 공기를 배출시켜 진공으로 유지시키는 단계; 기체 주입부를 이용하여 플라즈마 형성용 기체를 챔버 내부로 주입하는 단계; 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 원료 소재 타겟을 스퍼터링하는 단계; 및 발생된 원료 소재 클러스터가 포집된 액상 용매를 액상 용매 배출관을 통해 챔버 외부로 배출시키는 단계를 포함한다.

Description

챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법{Manufacturing Apparatus of Nano Particle using whole chamber as collecting unit and manufacturing method of nano particle}
본 발명은 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 이온화된 기체인 플라즈마를 사용하여 나노 입자 제조를 위한 타겟 원자를 스퍼터링함과 동시에 챔버 전체를 이용하여 클러스터화시킴으로써 나노 입자를 제조할 수 있는 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 나노입자를 제조하는 방법은 탑다운(Top-down) 방식의 분쇄기반 기법과 바텀업(Bottom-up) 방식의 합성기반 기법으로 분류된다.
일반적으로 금속 나노입자의 경우 금속 특유의 연성으로 인하여 탑다운 방식을 적용하기 어려우므로, 대부분 바텀업 방식으로 나노 크기의 입자를 형성한다.
바텀업 방식에는 제조 공정에 액상이 개입하지 않는 건식 제조법과 액상에서 나노입자를 형성/추출하는 습식 제조법이 있으며, 건식 제조법은 대개 벌크 원료소재를 용융, 증발 및 재응축하므로 공정 중에 화학적 반응이 없는 순수 물리적 반응법인데 비해, 습식 제조법은 대개 원료소재의 용해에 따른 이온화 및 환원에 의해 입자를 형성하므로 순수 화학반응에 의존하는 화학적 제조법이다.
물리적 반응에 의해 나노입자를 제조하는 건식 제조법은 액상이 개입되지 않는 진공 또는 불활성 기체(inert-gas) 내에서 나노입자를 형성하므로 분말 자체의 순도가 높고, 표면 산화 정도가 낮아 입자의 물리적 특성이 우수하다. 또한 용융된 원료소재로부터 증발하여 가루화되고(Atomize) 응축하여 나노입자화 되는 지점까지의 거리가 입자의 크기를 결정하기 때문에, 대단히 균일한 크기의 나노입자를 얻을 수 있다.
그러나, 건식 제조법의 경우 제조효율과 수율이 낮으며, 나노입자 사이의 응집을 억제하는 계면활성제 등을 입자 표면에 도포하기 어렵기 때문에 분말의 분산도가 떨어진다는 단점이 있다.
습식 제조법은 제조효율과 수율이 높기 때문에 대부분의 양산용 나노입자 제조에 사용되고 있을 뿐만 아니라, 용액 상에서 제조하기 때문에 나노 입자 잉크/페이스트화 할 수 있을 뿐만 아니라, 입자 표면에 분산성을 증가시키기 위한 코팅이 용이하므로 건식 제조 분말에 비해 분산성도 우수하다는 장점을 갖는다.
그러나, 습식 제조법은 용액 중에서 이온을 환원시켜 나노 입자를 얻으므로 나노 입자의 순도가 떨어지고, 산화될 여지가 많을 뿐만 아니라, 용액 중에 씨드(Seed)를 형성시킨 후, 성장시켜 나노입자를 얻을 수 있으므로, 입자 간 크기 편차가 발생할 가능성이 높다는 단점을 갖는다.
대개 산업에서의 적용을 위해서는 대량 고효율 생산이 기본 전제요건이므로 물리적인 건식 제조법보다는 화학적인 습식 제조법이 선호되지만, 이 경우 획득되는 나노 분말은 물리적으로, 또는 화학적으로 질적 수준이 높지 않은 경우가 많아 차세대 디스플레이 및 태양전지용 부품 제조에는 적합하지 않다.
따라서 건식 제조법의 장점과 습식 제조법의 장점을 고루 겸비한 신개념의 금속 나노입자 제조법이 필요한 상황이다.
이러한 시대적 요구에 부응하여 안출된 것이, 한국 공개특허 2005-0047175인데, 도1에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(2) 내의 스터퍼링 시스템(4)에 전압을 가하여 글로우 방전을 일으켜 타겟(1)을 스퍼터링하여 나노 입자를 발생시킴과 동시에 유체 저장조(8)에 저장된 유체에 일부가 잠기도록 구성된 원주형 실린더(6)를 회전시켜 실린더 표면에 형성되는 얇은 유체막에 나노 입자가 침착하게 하여 나노 입자를 얻을 수 있는데, 이때 유체는 스퍼터링된 나노 입자를 침착시킬 수 있는 올레산(Oleic acid) 분산제가 첨가된 실리콘 오일을 이용한다.
그러나, 상기와 같은 스퍼터링을 이용한 나노 유체의 제조 방법은 진공 챔버 내부에 나노 입자 포집을 위한 원주형 실린더(6)를 설치하고, 이를 회전시킴으로써 나노 입자를 포집하므로, 입자 크기의 적정성을 감안하여 평균 자유 행로(mean free path)를 설계할 경우 챔버 크기에 비해 훨씬 작은 포집 실린더를 구성해야 하며, 결과적으로 전체 챔버 크기에 비해 포집가능한 나노 입자의 양은 매우 적어 낮은 효율을 갖는 문제가 발생한다.
마찬가지로, M. Wagener, B. Gunter의 논문 "Sputtering on liquids - a versatile process for the production of magnetic suspensions" Journal of Magnetism and Magnetic Materials 201(1999)도 한국 공개특허 2005-0047175호와 동일한 방법에 의해 나노 입자를 포집하는 내용은 제시하고 있으므로, 동일한 수준의 포집 효율을 나타낼 것으로 판단된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 타겟을 스퍼터링하여 나노 입자를 발생시키고 이를 포집하기 위해 원주형 챔버 전체를 사용함으로써, 스퍼터링에 의해 생성된 나노 입자의 포집 효율을 증가시킬 수 있는, 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치는
원료 소재 공급 유닛은 나노 분말 스퍼터링을 위한 원료 소재를 챔버 내에 투입하는 원료 소재 공급 유닛; 및
상기 원료 소재 공급 유닛의 출구와 인접하게 배치되고, 스퍼터링에 의해 원료 소재 타겟을 기상화하여 나노 분말을 제조하는 나노 분말 포집 유닛을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.
바람직하게는, 나노 분말 포집 유닛은, 스퍼터링되어 발생한 나노 입자 클러스터를 포집하는 액상 용매로 내부의 일부가 채워지고, 회전하는 원통형 챔버; 챔버 내부에 구성되어, 원료 소재 타겟의 스퍼터링을 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 형성부; 챔버 내부에 구성되어, 나노 입자 클러스터의 이동을 액상 용매로 유도하는 그라운드; 챔버 내부에 진공을 형성하기 위한 진공 형성부; 및 플라즈마를 발생시키기 위해 필요한 기체를 상기 챔버 내에 공급하는 기체 투입부를 포함하고, 상기 플라즈마 형성부, 그라운드, 진공 형성부 및 기체 투입부는 상기 챔버의 회전에 따라 함께 회전한다.
본 발명에 따르는 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 방법은,
원료 소재 공급 유닛이 챔버 내부에 원료 소재 타겟을 투입하는 단계;
상기 챔버 내부의 일부가 잠기도록, 상기 챔버 내부로 액상 용매를 주입하는 단계;
진공 형성부를 이용하여 상기 챔버의 공기를 배출시켜 진공으로 유지시키는 단계
기체 주입부를 이용하여 플라즈마 형성용 기체를 상기 챔버 내부로 주입하는 단계;
상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 원료 소재 타겟을 스퍼터링하는 단계;
발생된 원료 소재 클러스터가 포집된 액상 용매를 액상 용매 배출관을 통해 챔버 외부로 배출시키는 단계를 포함한다..
본 발명에 따르는 챔버 전체를 포집 유닛로 이용하는 나노입자 제조 방법은 종래 나노 입자 제조법에 비해 미세한 크기와 균일한 입도 분포를 갖는 나노 입자를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법은 스퍼터링법을 이용하여 나노 입자를 생성하므로 높은 용융점을 갖는 물질의 나노 입자화에 유리하다.
본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법은 원주형 챔버의 내벽을 이용하여 나노 입자를 포집함으로써 고효율 포집이 가능하다.
본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법은 포집 효율 증대로 인해 나노 입자의 대량 생산이 가능하다.
도1은 종래 기술에 따르는 스퍼터링을 이용한 나노 유체의 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도3a는 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법에 의해 제조된 은(Ag) 나노 입자의 TEM 분석 이미지를 나타내는 도면이다.
도3b는 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법에 의해 제조된 은(Ag) 나노 입자의 EDS 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법을 도면을 참고로 하여 설명한다.
도2는 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따르는 나노 입자 제조 장치는, 스퍼터링을 위한 원료소재를 분급하는 원료 소재 공급 유닛과, 원료 소재 공급 유닛의 출구와 인접하게 배치되고, 스퍼터링에 의해 원료 소재를 기상화하여 나노 분말을 제조하는 나노 분말 포집 유닛으로 구성된다.
원료 소재 공급 유닛은 나노 분말 스퍼터링을 위한 원료 소재 타겟(100)을 챔버 내에 투입하는 장치이다.
나노 분말 포집 유닛은 나노 입자 공급을 위한 원료 소재 타겟(100), 스퍼터된 나노 입자 클러스터가 회전하는 액상 용매(400)로 이동하도록 유도하는 그라운드(200), 스퍼터링을 위한 플라즈마 형성부(300), 스퍼터링된 나노 입자 클러스터를 포집할 액상 용매(400), 액상 용매를 회전시키는 원통형 챔버(500), 챔버 내부에 진공을 형성하기 위한 진공 형성부(600) 및 플라즈마 형성을 위한 기체 투입부(700)를 포함한다.
바람직하게는, 나노 입자 공급을 위해 사용되는 원료 소재 타겟(100)은 100㎚ 내지 1㎜ 범위의 직경을 가지는 금속 또는 세라믹 스퍼터링용 타겟이다.
그라운드(200)는 원료소재 타겟을 스퍼터링하여 발생한 나노 입자가 챔버의 회전에 따라 챔버내벽을 따라 회전하는 액상 용매를 향하도록 원료 소재 타겟(100) 상부에 배치된다.
플라즈마 형성부(300)는 진공인 챔버(500) 내부에 주입된 플라즈마 형성용 가스(아르곤, 질소 등)를 사용하여 플라즈마를 형성하여 타겟(100)을 스퍼터링함으로써 타겟으로부터 나노 입자가 방출되도록 한다.
챔버(500) 내부에 주입되어, 타겟으로부터 방출된 나노 입자를 포집하는 액상 용매(400)는 잉크 용매로 사용할 수 있거나(예를 들어, 테르피네올(terpineol)), 진공 상태에서 기화도가 낮은 진공 오일 등을 사용하는데, 예를 들어 오일 확산 펌프에 적용하는 확산 펌프 오일은 10-5 torr 이상의 진공도에서 적합하다. 액상용매(400)에 포집되는 나노 분말은 오일 바닥으로 가라앉거나 서로 뭉칠 수가 있는데, 이러한 현상을 방지하기 위하여 계면활성제 또는 분산제 등을 오일에 소량 첨가한 후 충분히 교반하여 사용한다. 오일에 첨가되어, 용매에 포집된 나노 입자를 분산시키는 계면활성제의 예로는 올레산 (Oleic acid) 등을 들 수 있다.
타겟(100)을 스퍼터링하기 전에, 원통형 챔버(500) 내부를 진공 상태로 조정하는데, 이때 나노 분말 제조에 필요한 진공도는 10-4 torr 내외이고, 제조하고자 하는 원료소재의 활성도에 따라 진공도를 상하로 일정 수준 조정할 수 있다.
챔버(500) 내부의 진공상태를 유지하기 위해, 액상 용매(400) 내부에 함유된 기체 성분을 완전히 외부로 배출시켜야 하므로, 진공 형성부(600)의 진공 펌프를 가동한 상태에서 챔버(500)를 회전시켜 용매(400)에 포함된 기체가 배출되도록 한다.
원통형 챔버(500)의 회전 속도는 용매에 포집되어 형성되는 나노 입자의 크기를 결정하는데 중요한 역할을 하므로, 적정 회전 속도를 설정하는 것이 중요하다.
바람직하게는, 본 발명에 따르는 나노분말 포집 유닛에서 스퍼터링되어 발생한 나노 입자는 액상용매에 포집되어 10nm ~ 100nm의 크기로 액상용매에 분산된다.
진공 형성부(600)는 챔버 내의 상태를 진공 상태로 유지하기 위한 장치로, 진공 펌프와 챔버 내의 진공 상태를 측정하는 진공 게이지를 포함한다.
진공 형성부(600)에는 저진공용(10-2 ~ 10-1 torr) 진공 펌프로 사용되는 로터리 베인(rotary-vane) 펌프 및 고진공용(10-10 ~ 10-3) 진공펌프로 사용되는 오일 확산 펌프가 포함될 수 있으며, 챔버 내부의 진공 상태를 측정하는 진공 게이지는 2 x 10-6 torr 이상의 압력을 특정하기 위한 피라니(pirani) 게이지, 그 이하의 압력을 측정하기 위한 이온화(ionization) 게이지를 사용할 수 있다.
바람직하게는 챔버 내부는 10-5 torr 내외의 진공을 유지하도록 한다.
기체 투입부(700)는 챔버를 진공 상태로 유지하면서, 챔버 내에 플라즈마 생성을 위한 기체를 공급하는 장치로서, 아르곤(Ar) 또는 질소(N)를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 본 발명에 따르는 나노입자 제조 장치를 이용한 나노 입자 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저 챔버 내의 공기를 진공형성부(600)의 펌프를 이용하여 배출시킨 후, 플라즈마 형성을 위한 기체(아르곤 또는 질소 등)를 챔버(500) 내부로 주입한 후 적절한 방법으로 플라즈마를 형성한다. 이때 형성된 플라즈마를 이용하여 원료소재 타겟(100)을 스퍼터링시킨 후, 스퍼터링되어 발생한 원료소재 클러스터를 그라운드(200)를 이용하여 챔버(500) 상층부로 이동시키고 (110), 이를 챔버 내벽을 따라 회전하는 액상용매(400)에 포집시킴으로써 인쇄전자에 활용하기 위한 잉크의 초기 재료를 제조할 수 있다.
상기와 같은 나노 입자 제조 방법의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
(1) 나노 분말로 제조하고자 하는 원료소재 타겟(100)을 원통형 챔버(500)에 투입한다.
(2) 다음으로, 잉크 용매로 사용할 수 있거나 (예를 들어 terpineol 등) 진공 상태에서 기화도가 낮은 진공오일 등을 챔버에 주입한다. 예를 들어, 확산 펌프에 적용하는 확산 펌프 오일은 10-5 torr 이상의 진공도에서 문제 발생 소지가 적으므로 적합하다. 이때 액상용매에 포집되는 나노분말이 오일 바닥으로 가라앉거나 뭉치는 현상을 방지하기 위하여 계면활성제 또는 분산제 등을 오일에 소량 첨가 후 충분히 교반하여 사용한다. 적합한 계면활성제의 예로는 올레산(Oleic acid) 등을 들 수 있다.
(3) 다음으로, 원료소재를 스퍼터링시키기 전에, 원통형 챔버(500) 내부를 진공 상태로 만들어 준다. 이때 나노분말 제조에 필요한 진공은 10-4 torr 내외이고, 제조하고자 하는 원료소재의 활성도에 따라 진공도를 상하로 일정 수준 조정한다. 원통형 챔버(500) 내부의 진공을 유지하기 위해서는, 액상용매(400) 내부에 함유된 기체 성분이 외부로 완전히 배출되어야 하므로 진공형성부(600)의 진공 펌프가 가동되는 중에 원통형 챔버(500)를 회전시켜 탈포시킨다.
원통형 챔버의 회전 속도는 나노분말의 크기를 결정하는데 중요한 역할을 하므로 적정 회전 속도를 설정하는 것이 중요하다.
(4) 원료소재를 공급하기 위하여 챔버 내부에 플라즈마를 형성시키고, 원료소재 타겟(100)을 스퍼터시킨다. 이때 스퍼터링되어 발생한 원료소재 클러스터가 챔버(500) 내벽을 따라 회전하는 액상용매(400)를 향할 수 있도록 그라운드(200)를 원료소재 타겟 상부에 위치시킨다.
(5) 원료소재 클러스터가 점차 액상용매(400)에 포집되어, 원료소재가 미립자 형태로 분산된 액상용매가 원통형 챔버 내벽을 타고 회전하는데, 이를 액상용매 배출관(도시되지 않음)을 통해 외부로 배출 시킨다.
(6) 배출된 액상용매가 진공오일일 경우, 오일로부터 나노분말을 분리해내기 위하여 원심분리를 통한 세척 공정을 최소 3차례 이상 실시하거나, 적절한 용매 치환기술을 사용하여 잉크 용매로 치환한다.
(7) 배출된 액상용매가 인쇄전자에 적용 가능한 것일 경우, 적절한 첨가제 또는 용매를 추가하여 적절한 조성의 잉크를 제조한다.
도3a는 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법에 의해 제조된 은(Ag) 나노 입자의 TEM(transmission electron microscope, 투사 전자 현미경) 분석 이미지를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법에 의해 제조된 은(Ag) 나노 입자의 직경은 20nm 이하로 고른 것을 알 수 있다.
도3b는 본 발명에 따르는 챔버 전체를 이용하는 나노 입자 제조 방법에 의해 제조된 은(Ag) 나노 입자의 EDS(Energy Dispersive Spectrocopy) 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치는 불활성 가스에 아크 등을 가하여 플라즈마를 형성한 후 플라즈마 내의 이온을 원료물질에 가속 충돌시켜 원료물질 원자를 떼어내고, 이들을 응축시켜 입자를 제조하기 때문에, 기존의 용융/증발/응축법에 비해 더 미세한 입도와 균일한 크기의 나노입자 형성이 가능하며, 스퍼터링법을 이용하기 때문에 용융온도가 섭씨 1200℃ 이상인 경우에도 적용가능하여 고융점의 금속이나 세라믹 입자 등 다양한 물질의 나노입자화가 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사항을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 나노 분말 스퍼터링을 위한 원료 소재를 챔버 내에 투입하는 원료 소재 공급 유닛; 및
    상기 원료 소재 공급 유닛의 출구와 인접하게 배치되어 회전가능한 원통형 챔버로 구성되고, 스퍼터링에 의해 원료 소재 타겟을 기상화하여 나노 분말을 제조하는 나노 분말 포집 유닛을 포함하고,
    원통형 챔버로 구성된 상기 나노 분말 포집 유닛은,
    상기 챔버 내부에 구성되어, 원료 소재 타겟의 스퍼터링을 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 형성부;
    상기 챔버 내부에 구성되어, 나노 입자 클러스터의 이동을 액상 용매로 유도하는 그라운드;
    상기 챔버 내부에 진공을 형성하기 위한 진공 형성부; 및
    플라즈마를 발생시키기 위해 필요한 기체를 상기 챔버 내에 공급하는 기체 투입부를 포함하고,
    상기 플라즈마 형성부, 그라운드, 진공 형성부 및 기체 투입부는 상기 챔버의 회전에 따라 함께 회전하고,
    상기 원통형 챔버의 내부의 일부는 스퍼터링되어 발생한 나노 입자 클러스터를 포집하는 액상 용매로 채워지는 것을 특징으로 하는
    챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 원료 소재 타겟은
    100㎚ ~ 1㎜의 직경을 갖는 금속 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는
    챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    획득되는 상기 나노 분말은
    직경이 10㎚ ~ 100㎚인 것을 특징으로 하는
    챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치.
  5. 원료 소재 공급 유닛이 원통형 챔버로 구성된 나노 분말 포집 유닛에 원료 소재 타겟을 투입하는 단계;
    상기 챔버 내부의 일부가 잠기도록, 상기 챔버 내부로 액상 용매를 주입하는 단계;
    진공 형성부를 이용하여 상기 챔버의 공기를 배출시켜 진공으로 유지시키는 단계;
    기체 주입부를 이용하여 플라즈마 형성용 기체를 상기 챔버 내부로 주입하는 단계;
    상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 원료 소재 타겟을 스퍼터링하는 단계;
    발생된 원료 소재 클러스터가 포집된 액상 용매를 액상 용매 배출관을 통해 챔버 외부로 배출시키는 단계를 포함하고,
    상기 챔버의 공기를 배출시켜 진공으로 유지시키는 단계는,
    상기 액상 용매가 상기 챔버의 내벽을 따라 흐르도록 상기 챔버를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 액상 용매는
    계면 활성제 또는 분산제 등을 포함하는 것을 특징으로 하는
    챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 챔버는 10-4torr인 것을 특징으로 하는
    챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노 입자 제조 방법.
KR1020110090524A 2011-09-07 2011-09-07 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법 KR101334195B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110090524A KR101334195B1 (ko) 2011-09-07 2011-09-07 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110090524A KR101334195B1 (ko) 2011-09-07 2011-09-07 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130027144A KR20130027144A (ko) 2013-03-15
KR101334195B1 true KR101334195B1 (ko) 2013-11-28

Family

ID=48178165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110090524A KR101334195B1 (ko) 2011-09-07 2011-09-07 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101334195B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050047175A (ko) * 2003-11-17 2005-05-20 부산대학교 산학협력단 스퍼터링을 이용한 나노 유체의 제조 방법 및 제조장치
KR20060021749A (ko) * 2004-09-04 2006-03-08 삼성전자주식회사 레이저 어블레이션 장치 및 이를 이용한 나노입자의제조방법
KR20070115497A (ko) * 2006-06-02 2007-12-06 삼성전기주식회사 나노입자의 제조방법 및 제조장치
KR20100037770A (ko) * 2008-10-02 2010-04-12 (주) 나노기술 전기 플라즈마를 이용한 나노유체 제조장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050047175A (ko) * 2003-11-17 2005-05-20 부산대학교 산학협력단 스퍼터링을 이용한 나노 유체의 제조 방법 및 제조장치
KR20060021749A (ko) * 2004-09-04 2006-03-08 삼성전자주식회사 레이저 어블레이션 장치 및 이를 이용한 나노입자의제조방법
KR20070115497A (ko) * 2006-06-02 2007-12-06 삼성전기주식회사 나노입자의 제조방법 및 제조장치
KR20100037770A (ko) * 2008-10-02 2010-04-12 (주) 나노기술 전기 플라즈마를 이용한 나노유체 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130027144A (ko) 2013-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abid et al. Synthesis of nanomaterials using various top-down and bottom-up approaches, influencing factors, advantages, and disadvantages: A review
US7883606B2 (en) Production of nanoparticles and microparticles
TWI474882B (zh) 合金超微粒子及其製造方法
Jaworek Electrospray droplet sources for thin film deposition
CN104010990B (zh) 包含碳纳米角的致密质材料及其利用
KR101813659B1 (ko) 3차원 나노포러스 구조 표면증강 라만 분광기판 및 표면증강 라만 분광기판을 제조하는 방법
Pilch et al. Size-controlled growth of nanoparticles in a highly ionized pulsed plasma
KR102010992B1 (ko) 나노 분말의 제조 장치 및 이 제조 장치를 이용한 제조 방법
Singh et al. Unconventional physical methods for synthesis of metal and non-metal nanoparticles: a review
CN100503423C (zh) 间距与构型可调控的纳米颗粒有序阵列的制备方法
KR20120094078A (ko) 제어된 모폴로지와 나노구조를 갖는 나노구조 박층을 증착하는 방법 및 장치
JP6485628B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
KR101334195B1 (ko) 챔버 전체를 포집 유닛으로 이용하는 나노입자 제조 장치 및 나노 입자 제조 방법
JP6910029B2 (ja) ナノクラスター分散液、ナノクラスター膜、ナノクラスター分散体、ナノクラスター分散液の製造方法およびナノクラスター分散液の製造装置
JP2014088292A (ja) 酸化珪素粉末の製造方法
Chowdhuri et al. Ambient microdroplet annealing of nanoparticles
JP4340433B2 (ja) 超微細インクジェット印刷用ノズルおよびその製造方法
Jagdeo Physical Methods for Synthesis of Nanoparticles
KR20130129345A (ko) 담체에 부착된 나노 입자 제조 장치
KR100787000B1 (ko) 나노입자의 제조방법 및 제조장치
Kala et al. Synthesis and film formation of monodisperse nanoparticles and nanoparticle pairs
WO2009092207A1 (zh) 搅拌装置、具有搅拌装置的纳米粉末制造装置及制造方法
Alwan et al. Well-controlled generation process of bimetallic Ag//Au colloidal nanoparticles by non-thermal plasma DC glow discharge
JP3836326B2 (ja) 高純度標準粒子作製装置
Bhiradi et al. Energy efficient and cost effective method for generation of in-situ silver nanofluids: Formation, morphology and thermal properties

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161121

Year of fee payment: 4