KR20110136980A

KR20110136980A - Method of transfer printing of aligned nanowires

Info

Publication number: KR20110136980A
Application number: KR1020100056922A
Authority: KR
Inventors: 이태윤; 이슬아; 서정목; 이현익
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22

Abstract

PURPOSE: A method for transferring aligned nano-wires is provided to effectively transfer aligned nano-wires or nano-wire network to the desired position of a substrate using a transferring unit. CONSTITUTION: Nano-wires(10) are aligned in the groove of a first substrate(101) which includes a groove-shaped three dimensional structure on the upper side. While the nano-wires are aligned on the first substrate, a nano-wire dispersing solution is applied to the three dimensional structure of the first substrate. The nano-wire dispersing solution is dried. The aligned nano-wires are transferred to a second substrate(401) using a transferring unit(301). An eliminating unit separates the nano-wires from the upper side of the first substrate.

Description

정렬된 나노선의 전사 방법{Method of transfer printing of aligned nanowires}Method of transfer printing of aligned nanowires

본 발명은 나노선 네트워크 소자 등에 사용되는 나노선의 전사 방법에 관한 것으로, 특히 나노선을 정렬하고 그 정렬된 나노선을 전사기법(transfer printing)을 이용하여 원하는 기판에 옮기는 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for transferring nanowires used in nanowire network devices and the like, and more particularly, to a method of aligning nanowires and transferring the aligned nanowires to a desired substrate using transfer printing.

나노선은 나노 단위의 직경을 갖는 와이어 형태의 물질로서 다양한 전자 소자 분야에의 응용 가능성을 갖는다. 특히 나노선 네트워크 소자는 나노선을 이용한 트랜지스터 또는 센서 등의 다양한 산업 분야에 적용할 수 있어 크게 주목 받고 있으며 현재 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있는 분야이다.
Nanowires are wire-shaped materials with nano-diameter diameters and have potential applications in a variety of electronic device applications. In particular, nanowire network devices are attracting great attention because they can be applied to various industrial fields such as transistors or sensors using nanowires, and many researches are currently being conducted worldwide.

기존의 실리콘 기반의 트랜지스터는 그 성능이 이미 어느정도의 한계에 이르렀기 때문에, 기존 소자 성능의 한계를 극복할 수 있는 차세대 소자로서 나노 물질이라는 새로운 개념과 구조가 제안되었고 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 차세대 소자로서 나노물질(nanomaterial)이 각광받고 있고, 특히 일차원(1-D) 구조를 가진 나노선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노선은 우수한 전기적, 광학적 성질을 가진 동시에 화학물질과 에너지 밴드 구조(band structure)를 구별하는 데 있어서 그 선택비(selectivity)가 크고, 결정질(cryatalline quality)과 전하 운반체(charge carrier)의 이동성(mobility)이 우수하기 때문에, 센서, 트랜지스터 등 다양한 나노 소자에서 활용이 되고 있다. 나노 구조체의 또 다른 장점은 나노 물질을 성장시키고 난 후 그 물질을 저온에서 원하는 원하는 기판으로 옮길 수 있기 때문에, 기존 실리콘 기반의 높은 공정 온도로 인해 발생하는 다양한 한계에서 벗어날 수 있다. 폴리머와 같은 물질로 이루어진 휘어지는 플렉서블 기판(flexible substrate)을 사용하여 높은 온도에서 공정을 수행하면 기판의 변형이 발생하기 때문에 기존 실리콘 기반의 공정 방법을 적용하는데에 있어서 그 한계가 있다. 그러나 나노물질을 옮기는 방법을 사용하면 낮은 온도에서도 공정이 가능하기 때문에 플렉서블 기판을 사용하는 다양한 산업 분야에 있어서 이점이 있을 것으로 예상된다.
Since conventional silicon-based transistors have already reached a certain limit, a new concept and structure of nanomaterials has been proposed and researched actively as a next-generation device capable of overcoming the limitations of existing device performance. . As such a next-generation device, nanomaterials are in the spotlight, and research on nanowires having a one-dimensional (1-D) structure is being actively conducted. Nanowires have excellent electrical and optical properties and at the same time have a high selectivity in distinguishing chemicals from energy band structures, crystalline (cryatalline quality) and mobility of charge carriers. Because of its excellent mobility, it is used in various nano devices such as sensors and transistors. Another advantage of nanostructures is that they can be moved to a desired substrate at low temperatures after they are grown, thereby releasing various limitations caused by high silicon-based high process temperatures. When the process is performed at a high temperature by using a flexible substrate made of a material such as a polymer, deformation of the substrate occurs, and thus there is a limitation in applying a conventional silicon-based process method. However, the method of transferring nanomaterials is expected to be advantageous in a variety of industries that use flexible substrates because they can be processed at low temperatures.

나노선 트랜지스터를 제조하기 위해서, 임의적으로 위치한 나노선 하나를 찾아내서 전자-빔 리소그래피(electron beam lithography)를 사용할 수 있다. 그러나, 이 경우 소자 제조에 걸리는 시간이 너무 길고 한 번에 소자 한 개밖에 만들 수 없기 때문에 대량 생산하기가 어렵다는 점에서, 전자 산업에의 실질적으로 적용과 응용이 힘들다. 이를 해결하기 위해서, (예를 들어 나노선들이 서로 얽혀 있는 형태를 갖는) 나노선 네트워크를 이용한 소자를 연구하고자 하는 노력이 활발히 이루어지고 있다. 나노선 네트워크를 형성하는 방법으로는, 나노선이 성장된 기판을 원하는 다른 기판 위에 눌러 나노선을 찍어내는 스탬핑(stamping) 공정을 이용하는 방법과, 액체 용매에 분산된 나노선을 이용하는 방법 등이 있다. 이러한 방법을 사용함으로써, 전자-빔 리소그래피 공정을 없애거나 줄임으로써 대량생산이 가능하게 된다. 그러나, 이러한 방법으로 얻은 나노선 네트워크는 원하는 곳에 원하는 패턴으로 정렬시키기가 어렵기 때문에, 소자의 전기적 성능, 광학적 성능이 낮다.
To fabricate nanowire transistors, one can locate an arbitrarily positioned nanowire and use electron beam lithography. However, in this case, since the time required for manufacturing the device is too long and only one device can be made at a time, it is difficult to mass-produce, so that practical application and application to the electronic industry are difficult. In order to solve this problem, efforts are being actively made to study devices using nanowire networks (for example, nanowires are entangled with each other). As a method of forming a nanowire network, there is a method of stamping a nanowire by pressing the substrate on which the nanowire is grown onto another desired substrate and a method of using a nanowire dispersed in a liquid solvent. . By using this method, mass production is possible by eliminating or reducing the electron-beam lithography process. However, since the nanowire network obtained by this method is difficult to align in a desired pattern where desired, the electrical and optical performance of the device is low.

본 발명의 실시예는 원하는 기판의 원하는 곳에 정렬된 나노선 또는 나노선 네트워크를 효과적으로 전사시킬 수 있는 방법을 제공한다.
Embodiments of the present invention provide a method that can effectively transfer nanowires or nanowire networks aligned to desired locations on a desired substrate.

본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 방법은, 상면에 홈 형태의 3차원 구조를 갖는 제1 기판의 상기 홈 내에 나노선을 정렬시키는 단계; 및 탄성력과 접착력을 갖는 전사용 부재를 이용하여 상기 제1 기판의 홈 내에 정렬된 나노선을 다른 제2 기판에 옮겨 찍는 단계를 포함한다.
An aligned nanowire transfer method according to an embodiment of the present invention includes: aligning nanowires in the grooves of a first substrate having a three-dimensional structure having a groove shape on an upper surface thereof; And transferring the nanowires aligned in the grooves of the first substrate to another second substrate by using a transfer member having elasticity and adhesion.

상기 정렬된 나노선 전사 방법은, 상기 나노선을 정렬시키는 단계와, 상기 정렬된 나노선을 제2 기판에 옮겨 찍는 단계 사이에, 접착력을 갖는 제거용 부재를 이용하여 상기 홈 외측의 제1 기판 상면에 위치한 나노선을 떼어내는 단계를 더 포함할 수 있다.
The aligned nanowire transfer method may include: aligning the nanowires and transferring the aligned nanowires to a second substrate, using a removal member having an adhesive force to form a first substrate outside the groove. The method may further include removing the nanowire located on the upper surface.

상기 정렬된 나노선을 상기 제2 기판에 옮겨 찍는 단계 전에, 상기 나노선을 정렬시키는 단계와 상기 홈 외측의 제1 기판 상면에 위치한 나노선을 떼어내는 단계를 반복해서 추가로 수행할 수 있다.
Before the step of transferring the aligned nanowire to the second substrate, the step of aligning the nanowire and the step of removing the nanowire located on the upper surface of the first substrate outside the groove may be further performed.

상기 나노선을 정렬시키는 단계는, 상면에 홈 형태의 3차원 구조를 갖는 제1 기판을 준비하는 단계; 나노선이 분산되어 있는 용액(나노선 분산 용액)을 상기 제1 기판의 3차원 구조 상에 제공하는 단계; 및 상기 3차원 구조 상에 제공된 상기 나노선 분산 용액을 건조시켜 상기 제1 기판의 홈 내에 나노선을 정렬시키는 단계를 포함한다.
Aligning the nanowires may include preparing a first substrate having a three-dimensional structure having a groove shape on an upper surface thereof; Providing a solution in which nanowires are dispersed (nanowire dispersion solution) on a three-dimensional structure of the first substrate; And drying the nanowire dispersion solution provided on the three-dimensional structure to align the nanowires in the grooves of the first substrate.

상기 홈은 일 방향으로 연장된 트렌치 형태의 홈을 구비할 수 있다. 상기 홈은 홈 내의 깊이가 깊어질 수록 홈 내의 폭이 좁아지도록 홈의 양 측벽이 경사진 형태를 가질 수 있다. 상기 홈의 단면 형상은 V자형 또는 사다리꼴 형태일 수 있다. 상기 홈은 상기 제1 기판 상에 복수개 형성될 수 있다.
The groove may have a trench-shaped groove extending in one direction. The groove may have a shape in which both sidewalls of the groove are inclined so that the width of the groove becomes narrower as the depth in the groove increases. The cross-sectional shape of the groove may be V-shaped or trapezoidal. A plurality of grooves may be formed on the first substrate.

상기 제거용 부재는 접착력과 함께 탄성력을 가질 수 있다. 상기 전사용 부재는 PDMS로 형성된 것일 수 있다. 상기 제거용 부재는 PDMS로 형성된 것일 수 있다.
The removal member may have an elastic force together with the adhesive force. The transfer member may be formed of PDMS. The removal member may be formed of PDMS.

본 발명의 실시예에 따르면, 원하는 패턴으로 잘 정렬된 나노선 또는 나노선 네트워크를 원하는 기판에 단시간에 손쉽게 전사시킬 수 있다. 따라서, 잘 정렬된 나노선을 갖는 나노선 소자 또는 나노선 네트워크 소자를 저비용으로 대량 생산하는 데에 효과적으로 적용될 수 있다. 또한, 나노선 분산 용액을 뿌린 후 건조시키고 불필요한 부분에 붙어있는 나노선을 제거하는 과정을 반복해서 수행함으로써 나노선 네트워크의 나노선 밀도를 효과적으로 조절할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 방법을 플렉서블 기판에의 나노선 전사에 적용함으로써 플렉서블 전자 시스템(flexible electronics) 제작에 효과적으로 이용될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, nanowires or nanowire networks well aligned in a desired pattern can be easily transferred to a desired substrate in a short time. Thus, it can be effectively applied to mass production at low cost of nanowire devices or nanowire network devices having well aligned nanowires. In addition, by spraying the nanowire dispersion solution and then drying and removing the nanowires attached to the unnecessary parts by repeating the process there is an advantage that can effectively control the nanowire density of the nanowire network. By applying the aligned nanowire transfer method according to an embodiment of the present invention to nanowire transfer to a flexible substrate, it can be effectively used for fabricating flexible electronics.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 방법에 있어서, 나노선을 정렬시키는 과정을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 방법에 있어서, 나노선 정렬 후 원하지 않는 부분(홈 외측의 기판 상면)에 붙어있는 나노선을 제거하는 과정을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3은 정렬된 나노선의 밀도의 변화를 보여주는 현미경 사진이다.
도 4는 정렬된 나노선 또는 나노선 네트워크를 원하는 다른 기판에 옮겨 찍는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 과정 중 탄성력과 접착력이 있는 물질에 옮겨진 나노선 네트워크를 보여주는 도면((a) 및 (b))과, 이 나노선 네트워크를 다시 원하는 플렉서블 기판에 옮긴 것을 보여주는 도면((c))이다. 1 is a schematic diagram illustrating a process of aligning nanowires in an aligned nanowire transfer method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of removing nanowires attached to an undesired portion (the upper surface of the substrate outside the groove) after the nanowire alignment in the aligned nanowire transfer method according to an embodiment of the present invention.
3 is a micrograph showing the change in density of aligned nanowires.
4 is a diagram illustrating a process of transferring an aligned nanowire or a nanowire network to another desired substrate.
5 is a diagram illustrating a nanowire network transferred to a material having elasticity and adhesion during aligned nanowire transfer processes according to an embodiment of the present invention ((a) and (b)), and the nanowire network is flexible again. It is a figure (c) which shows what was transferred to the board | substrate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity, elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 방법에 있어서, 나노선을 정렬시키는 과정을 나타내는 개략적인 도면이다. 본 실시예에 따르면, 상면에 홈이 형성된 기판(제1 기판)의 홈 내에 나노선을 정렬시킨 후, 탄성력과 접착력을 갖는 전사용 부재(예를 들어 PDMS 기판 등)를 이용하여 나노선을 이 전사용 부재에 옮기고 이 전사용 부재를 원하는 다른 기판(제2 기판)에 옮겨 찍어냄으로써 원하는 기판 상에 잘 정렬된 나노선 혹은 나노선 네트워크를 형성할 수 있다.
1 is a schematic diagram illustrating a process of aligning nanowires in an aligned nanowire transfer method according to an embodiment of the present invention. According to this embodiment, after aligning the nanowires in the grooves of the substrate (first substrate) having a groove on the upper surface, the nanowires are separated using a transfer member (for example, a PDMS substrate) having elasticity and adhesion. By transferring the transfer member to the desired other substrate (second substrate), it is possible to form a well aligned nanowire or a nanowire network on the desired substrate.

도 1(a)을 참조하면, 기판 상에 나노선을 정렬시키기 위해서, 먼저 상면에 홈 형태의 3차원 구조를 갖는 제1 기판(101)을 준비한다. 도 1에는 제1 기판(101) 상면에 형성된 홈이 사다리꼴 단면의 일방향으로 연장된 트렌치 형태로 되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, V자형의 단면 형상을 갖는 홈을 이용할 수도 있다. 또한, 원하는 나노선 혹은 나노선 네트워크 패턴을 형성하기 위해 홈 바닥의 형태는 원하는 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 홈은 홈 내의 깊이가 깊어질 수록 홈 내의 폭이 좁아지도록 홈의 양 측벽이 경사진 형태를 가질 수 있다. 이러한 홈은 제1 기판(101) 상면에 복수개 형성될 수 있고, 이들 복수개의 홈은 서로 평행하게 연장될 수도 있다. 이러한 홈은 예를 들어, 실리콘 기판의 습식 식각 또는 건식 식각으로 형성될 수 있다. 실리콘 기판 상에 식각 마스크로 스트라이프 형상의 식각 영역을 오픈한 상태에서 KOH로 실리콘 기판을 식각하면 도 1에 도시된 바와 같은 홈 형태를 손쉽게 형성할 수 있다.
Referring to FIG. 1A, in order to align nanowires on a substrate, first, a first substrate 101 having a three-dimensional structure having a groove shape on an upper surface thereof is prepared. In FIG. 1, the groove formed on the upper surface of the first substrate 101 has a trench shape extending in one direction of a trapezoidal cross section, but the present invention is not limited thereto. For example, a groove having a V-shaped cross section may be used. In addition, the shape of the groove bottom may have various shapes and sizes desired to form a desired nanowire or nanowire network pattern. As illustrated in FIG. 1, both sidewalls of the groove may be inclined so that the width of the groove becomes narrower as the depth in the groove deepens. A plurality of such grooves may be formed on the upper surface of the first substrate 101, and the plurality of grooves may extend in parallel with each other. Such grooves may be formed, for example, by wet etching or dry etching of the silicon substrate. When the silicon substrate is etched with KOH while the stripe-shaped etching region is opened with the etching mask on the silicon substrate, a groove shape as illustrated in FIG. 1 may be easily formed.

이러한 제1 기판(101)을 준비한 후, 제1 기판(101)의 3차원 구조(상면) 상에 나노선(10)이 분산된 용액(나노선 분산 용액)(60)을 뿌린다. 나노선 분산 용액(60)으로는, 예를 들어, 이소프로필 알코올과 같은 용매에 나노선을 넣은 후 초음파 처리(sonication)를 하여 잘 분산시켜 얻은 용액을 사용할 수 있다.
After preparing the first substrate 101, a solution (nanowire dispersion solution) 60 in which the nanowires 10 are dispersed is sprayed on the three-dimensional structure (upper surface) of the first substrate 101. As the nanowire dispersion solution 60, for example, a solution obtained by dispersing the nanowire in a solvent such as isopropyl alcohol and then performing a sonication well may be used.

도 1(b)에 도시된 바와 같이, 제1 기판(101)의 3차원 구조 상에 뿌려진 나노선 분산 용액(60)을 충분히 건조시킴으로써 나노선들은 3차원 구조의 낮은 곳, 즉 홈의 바닥부에 정렬된다. 이로써 원하는 패턴으로 잘 정렬된 나노선 네트워크를 얻을 수 있다.
As shown in FIG. 1 (b), by sufficiently drying the nanowire dispersion solution 60 sprayed on the three-dimensional structure of the first substrate 101, the nanowires are lowered in the three-dimensional structure, that is, at the bottom of the groove. Is sorted on. This results in a nanowire network that is well aligned in the desired pattern.

상술한 바와 같이 정렬된 나노선 또는 나노선 네트워크를 탄성력과 접착력이 있는 물질로 된 전사용 부재를 이용하여 원하는 다른 기판에 옮길 수 있다. 탄성력과 접착력이 있는 물질로는 예를 들어 PDMS를 사용할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 홈 내에 잘 정렬된 나노선 네트워크를 형성시킨 후, 탄성력과 접착력을 갖는 PDMS 부재를 이용하여 나노선 네트워크를 다른 원하는 기판에 옮겨 찍을 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 공정에 따르면, 나노선(10)이 제1 기판(101)의 홈 패턴 이외의 원하지 않는 부분(홈 외측의 제1 기판 상면 부분)에도 올라와 붙어있기 때문에 원하지 않는 부분에 붙어있는 나노선을 전사 공정 전에 미리 제거하는 것이 바람직하다. 도 2는 이러한 불필요한 나노선 제거 공정을 보여주는 단면도로서, 도 2에 도시된 공정은 도 1에 도시된 공정에 이어서 수행될 수 있다.
The nanowires or nanowire networks aligned as described above can be transferred to other desired substrates using a transfer member made of a material having elasticity and adhesion. For example, PDMS may be used as a material having elasticity and adhesion. After forming the nanowire networks well aligned in the grooves as described with reference to FIG. 1, the nanowire networks may be transferred to another desired substrate by using a PDMS member having elasticity and adhesion. However, according to the process shown in Fig. 1, since the nanowire 10 is also attached to an unwanted portion (upper surface portion of the first substrate outside the groove) other than the groove pattern of the first substrate 101, It is desirable to remove the attached nanowires before the transfer process. FIG. 2 is a cross-sectional view showing such an unnecessary nanowire removal process, and the process shown in FIG. 2 may be performed following the process shown in FIG. 1.

도 2(a)를 참조하면, 전술한 도 1의 나노선 정렬 공정을 통해서 나노선(10)이 제1 기판(101)의 홈 내에 정렬될 뿐만 아니라 제1 기판(101)의 홈 외측의 원하지 않는 상면 부분에도 나노선(10a)이 올라와 붙을 수 있다. 이에 따라, 접착력을 갖는 제거용 부재(201)를 제1 기판(101) 위에 올려 놓고 제거용 부재(201)에 약한 압력을 준다(도 2(b)). 그리고 나서 이 제거용 부재(201)를 제1 기판(101)으로부터 분리시킴으로써, 원하지 않는 곳에 올라간 나노선(10a)을 제거용 부재(201)에 붙게 하여 제1 기판(101)으로부터 떼어낸다(도 2(c)). 이에 따라, 제1 기판(101)의 원하는 부분(홈 바닥)에만 나노선을 정렬시킬 수 있게 된다. 제거용 부재는 접착력과 함께 탄성력을 가질 수도 있으며, 이러한 제거용 부재로는 예를 들어 PDMS로 된 부재를 사용할 수 있다.
Referring to FIG. 2A, not only the nanowires 10 are aligned in the grooves of the first substrate 101 through the nanowire alignment process of FIG. 1 described above, but also the desired outside of the grooves of the first substrate 101. Nanowire (10a) can also be attached to the upper surface portion. As a result, the removal member 201 having the adhesive force is placed on the first substrate 101 and a weak pressure is applied to the removal member 201 (FIG. 2B). Then, the removal member 201 is separated from the first substrate 101, so that the nanowire 10a that has been raised in an undesired position is stuck to the removal member 201 and detached from the first substrate 101 (Fig. 2 (c)). Accordingly, the nanowires can be aligned only to a desired portion (groove bottom) of the first substrate 101. The removal member may have an elastic force together with the adhesive force, and for example, a member made of PDMS may be used as the removal member.

기존에 연구되고 있는 나노선 네트워크의 경우 원하는 밀도 혹은 높은 밀도의 나노선 네트워크를 형성시키기 어렵지만, 본 발명의 실시예에서는, 제1 기판에 나노선 분산 용액을 뿌리는 횟수에 따라서 나노선 네트워크의 나노선 밀도를 조절할 수 있는 장점을 갖는다. 상술한 도 1의 과정(나노선 분산 용액을 뿌리고 건조시키는 과정)과 도 2의 과정(제거용 부재를 이용하여, 원하지 않는 곳에 올라간 나노선을 제거하는 과정)을 반복적으로 수행함으로써, 원하는 곳(홈 바닥부)에 원하는 밀도의 나노선 네트워크를 얻을 수 있다. 예를 들어, 나노선 분산액 뿌림(도 1(a)) → 분산액 건조(도 1(b)) → 원하지 않는 곳에 올라간 나노선 제거(도 2) → 다시 나노선 분산액 뿌림(도 1(a)) → 분산액 건조(도 1(b)) → 원하지 않는 곳에 올라간 나노선 제거(도 2)와 같이 2회 반복 수행할 수 있고, 이러한 과정을 더 많은 횟수로 반복함으로써 더 높은 밀도의 나노선 패턴 혹은 나노선 네트워크를 얻을 수 있다.
It is difficult to form a nanowire network of a desired density or a high density in the case of a nanowire network that has been studied in the past, but in an embodiment of the present invention, the nanowire network may vary depending on the number of times the nanowire dispersion solution is sprayed onto the first substrate. Has the advantage of adjusting the line density. By repeatedly performing the process of FIG. 1 (the process of spraying and drying the nanowire dispersion solution) of FIG. 1 and the process of FIG. At the bottom of the groove, a nanowire network of desired density can be obtained. For example, spraying nanowire dispersion (FIG. 1 (a)) → drying the dispersion (FIG. 1 (b)) → removing the unwanted nanowires (FIG. 2) → spraying the nanowire dispersion again (FIG. 1 (a)). ¡Æ drying of the dispersion (FIG. 1 (b)) may be repeated twice, such as removal of nanowires from undesired locations (FIG. 2), and the nanowire pattern or pattern of higher density You can get a route network.

도 3은 도 1 및 2의 과정을 반복적으로 수행함으로써 홈 내에 정렬된 나노선의 밀도의 변화를 보여주는 현미경 사진이다. 도 3(a)는 홈이 형성된 제1 기판의 평면도 사진을 나타낸다. 도 3(a)에 도시된 제1 기판에 상술한 도 1 및 2의 과정을 수행하여 나노선을 정렬시킴으로써 도 3(b)에 나타난 바와 같은 나노선 네트워크(나노선 패턴)을 얻었다. 그리고, 이 제1 기판에 도 1 및 2의 과정을 다시 반복하여 수행함으로써 도 3(c)에 나타난 바와 같이 잘 정렬된 나노선의 밀도를 증가시켰다.
3 is a micrograph showing changes in the density of nanowires aligned in a groove by repeatedly performing the processes of FIGS. 1 and 2. 3A shows a plan view photograph of a first substrate having grooves formed therein. The nanowire network (nanowire pattern) as shown in FIG. 3 (b) was obtained by aligning the nanowires by performing the above-described processes of FIGS. 1 and 2 on the first substrate shown in FIG. Then, by repeating the process of FIGS. 1 and 2 on the first substrate again, the density of well-aligned nanowires was increased as shown in FIG.

상술한 바와 같이 원하지 않는 곳에 올라간 일부 나노선(10a)을 떼어낸 후에는, 제1 기판(101)의 홈 내에 잘 정렬된 나노선 혹은 나노선 네트워크를 다른 기판에 옮겨찍는 공정을 수행한다. 도 4는 정렬된 나노선 또는 나노선 네트워크를 원하는 다른 기판에 옮겨 찍는 과정을 나타내는 도면이다.
As described above, after removing some of the nanowires 10a that have been raised to the undesired place, a process of transferring the nanowires or the nanowire network well aligned in the grooves of the first substrate 101 to another substrate is performed. 4 is a diagram illustrating a process of transferring an aligned nanowire or a nanowire network to another desired substrate.

도 4(a)에 도시된 바와 같이 제1 기판(101)의 홈 내에 나노선(10)을 정렬시킨 후, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 제1 기판(101) 위에 탄성력과 접착력을 가진 전사용 부재(301)를 올려놓고 강한 압력을 준다. 이 경우, 제1 기판(101)의 홈 내의 나노선 네트워크를 모두 전사용 부재로 옮길 수 있을 정도의 압력을 주면, 전사용 부재(301)는 탄성력이 있기 때문에 압력에 의해 전사용 부재(301)가 홈 안으로 들어가서 나노선 네트워크와 붙을 수 있다. 그리고 나서 이 전사용 부재(301)를 제1 기판(101)으로부터 분리시킴으로써 나노선 네트워크를 전사용 부재(301)로 옮긴다(도 4(c)). 그 후, 도 4(d)에 도시된 바와 같이 전사용 부재(301)에 붙어 있는 나노선(10) 네트워크를 나노선 정렬을 원하는 다른 제2 기판(401)에 옮기면, 도 4(e)에 도시된 바와 같이 제2 기판(401)에 전사된 잘 정렬된 나노선(10) 네트워크를 얻을 수 있게 된다. 전사용 부재(301)로는 예를 들어 탄성력과 접착력을 갖는 PDMS 물질로 된 부재를 사용할 수 있다. PDMS를 구성하고 있는 합성수지(resin) 물질과 숙성물질(curing agent) 물질의 비율을 조절함으로써 탄성력과 접착력을 조절할 수 있는 장점이 있다.
After aligning the nanowires 10 in the grooves of the first substrate 101 as shown in FIG. 4 (a), elastic and adhesive forces are applied on the first substrate 101 as shown in FIG. 4 (b). Put the transfer member 301 having a strong pressure. In this case, when the nanowire network in the groove of the first substrate 101 is applied to a degree enough to transfer all of the nanowire networks to the transfer member, the transfer member 301 is elastic, so the transfer member 301 is under pressure. Can enter the groove and attach to the nanowire network. The nanowire network is then transferred to the transfer member 301 by separating the transfer member 301 from the first substrate 101 (Fig. 4 (c)). Thereafter, as shown in FIG. 4 (d), when the network of the nanowires 10 attached to the transfer member 301 is transferred to another second substrate 401 to be aligned with the nanowires, FIG. As shown, a well aligned network of nanowires 10 transferred to the second substrate 401 can be obtained. As the transfer member 301, for example, a member made of a PDMS material having elasticity and adhesion may be used. By controlling the ratio of the synthetic resin (resin) material and the curing agent (curing agent) material constituting the PDMS there is an advantage that can control the elasticity and adhesion.

상술한 전사방법을 사용함으로써, 잘 정렬된 나노선 네트워크를 기판의 종류(강성 기판, 플렉서블 기판)에 상관없이 어느 곳에나 잘 정렬된 나노선 네트워크를 용이하게 형성할 수 있다는 장점을 얻을 수 있다. 예를 들어, PET 등의 플렉서블 기판에 원하는 패턴, 원하는 밀도를 갖는 나노선 네트워크를 용이하게 형성할 수 있다. 나노선 네트워크 소자의 대량생산이 가능하게 되고 공정이 간단하다는 장점 또한 얻을 수 있다. 나노선 분산 용액의 제공이나 옮겨찍는 과정은 상온에서 혹은 저온에서 수행가능하므로 고온 공정에 의한 기판의 변형이나 기판 선택의 제한과 같은 문제를 피할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 제1 기판에 나노선 분산 용액을 뿌리고 이를 건조하는 과정의 수행 횟수에 따라, 정렬된 나노선 네트워크의 나노선 밀도를 용이하게 조절할 수 있는 장점 또한 얻을 수 있다.
By using the above-described transfer method, it is possible to obtain an advantage that the well-aligned nanowire network can easily form a well-aligned nanowire network anywhere regardless of the type of substrate (rigid substrate, flexible substrate). For example, a nanowire network having a desired pattern and a desired density can be easily formed on a flexible substrate such as PET. Mass production of nanowire network devices is possible, and the process is simple. Providing or transferring the nanowire dispersion solution can be performed at room temperature or at low temperature, thereby avoiding problems such as deformation of the substrate by the high temperature process and limitation of substrate selection. In addition, as described above, according to the number of times of spraying the nanowire dispersion solution on the first substrate and drying the same, an advantage of easily adjusting the nanowire density of the aligned nanowire network may be obtained.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정렬된 나노선 전사 과정 중 탄성력과 접착력이 있는 물질에 옮겨진 나노선 네트워크를 보여주는 도면((a) 및 (b))과, 이 나노선 네트워크를 다시 원하는 플렉서블 기판에 옮긴 것을 보여주는 도면((c))이다. 도 5(a) 및 (b)를 참조하면, 상술한 도 1 및 2의 공정을 통해 PDMS 부재 상에 옮겨진 나노선 네트워크가 도시되어 있다. 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 이러한 나노선 네트워크를 도 4의 과정을 통해 PET와 같은 다른 기판에 옮길 수 있다.
5 is a diagram illustrating a nanowire network transferred to a material having elasticity and adhesion during aligned nanowire transfer processes according to an embodiment of the present invention ((a) and (b)), and the nanowire network is flexible again. It is a figure (c) which shows what was transferred to the board | substrate. Referring to FIGS. 5A and 5B, a nanowire network transferred onto a PDMS member through the process of FIGS. 1 and 2 described above is shown. As shown in FIG. 5 (c), this nanowire network can be transferred to another substrate such as PET through the process of FIG. 4.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It is intended that the scope of the invention be defined by the appended claims, and that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the spirit of the invention as set forth in the claims. Will be self-explanatory.

10, 10a: 나노선 60: 나노선 분산 용액
101: 제1 기판 201: 제거용 부재
301: 전사용 부재 401: 제2 기판10, 10a: nanowire 60: nanowire dispersion solution
101: first substrate 201: removal member
301: transfer member 401: second substrate

Claims

상면에 홈 형태의 3차원 구조를 갖는 제1 기판의 상기 홈 내에 나노선을 정렬시키는 단계; 및
탄성력과 접착력을 갖는 전사용 부재를 이용하여 상기 제1 기판의 홈 내에 정렬된 나노선을 다른 제2 기판에 옮겨 찍는 단계를 포함하는 정렬된 나노선 전사 방법.
Aligning nanowires in the grooves of the first substrate having a three-dimensional structure in the shape of a groove on an upper surface thereof; And
And transferring the nanowires aligned in the grooves of the first substrate to another second substrate by using a transfer member having elasticity and adhesion.

제1항에 있어서,
상기 나노선을 정렬시키는 단계와, 상기 정렬된 나노선을 제2 기판에 옮겨 찍는 단계 사이에, 접착력을 갖는 제거용 부재를 이용하여 상기 홈 외측의 제1 기판 상면에 위치한 나노선을 떼어내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
Separating the nanowires located on the upper surface of the first substrate outside the groove by using a removing member having an adhesive force between aligning the nanowires and transferring the aligned nanowires to the second substrate. Aligned nanowire transfer method characterized in that it further comprises.

제2항에 있어서,
상기 정렬된 나노선을 상기 제2 기판에 옮겨 찍는 단계 전에, 상기 나노선을 정렬시키는 단계와 상기 홈 외측의 제1 기판 상면에 위치한 나노선을 떼어내는 단계를 반복해서 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 2,
Before the step of transferring the aligned nanowires to the second substrate, the step of aligning the nanowires and the step of removing the nanowires located on the upper surface of the first substrate outside the groove, it is further carried out by repeating Aligned nanowire transcription method.

제1항에 있어서,
상기 나노선을 정렬시키는 단계는,
상면에 홈 형태의 3차원 구조를 갖는 제1 기판을 준비하는 단계;
나노선 분산 용액을 상기 제1 기판의 3차원 구조 상에 제공하는 단계; 및
상기 3차원 구조 상에 제공된 상기 나노선 분산 용액을 건조시켜 상기 제1 기판의 홈 내에 나노선을 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
Aligning the nanowires,
Preparing a first substrate having a three-dimensional structure having a groove shape on an upper surface thereof;
Providing a nanowire dispersion solution on a three-dimensional structure of the first substrate; And
And drying the nanowire dispersion solution provided on the three-dimensional structure to align the nanowires in the grooves of the first substrate.

제1항에 있어서,
상기 홈은 일 방향으로 연장된 트렌치 형태의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
The groove is aligned nanowire transfer method, characterized in that it comprises a trench-shaped groove extending in one direction.

제1항에 있어서,
상기 홈은 홈 내의 깊이가 깊어질 수록 홈 내의 폭이 좁아지도록 홈의 양 측벽이 경사진 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
The grooves are aligned nanowire transfer method, characterized in that the groove has a shape inclined both sidewalls of the grooves become narrower as the depth in the grooves.

제1항에 있어서,
상기 홈의 단면 형상은 V자형 또는 사다리꼴 형태인 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
Cross-sectional shape of the groove is aligned nanowire transfer method, characterized in that the V-shaped or trapezoidal shape.

제1항에 있어서,
상기 홈은 상기 제1 기판 상에 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
And a plurality of grooves formed on the first substrate.

제2항에 있어서,
상기 제거용 부재는 접착력과 함께 탄성력을 갖는 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 2,
And the removing member has elastic force together with adhesive force.

제1항에 있어서,
상기 전사용 부재는 PDMS로 형성된 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법.
The method of claim 1,
And said transfer member is formed of PDMS.

제2항에 있어서,
상기 제거용 부재는 PDMS로 형성된 것을 특징으로 하는 정렬된 나노선 전사 방법. The method of claim 2,
And the removal member is formed of PDMS.