광경화성 무기물 잉크로 미세 회로 패턴을 손쉽게 형성하는 광학인쇄 공정 기술이 개발됐다.
UNIST(총장 이용훈)는 신소재공학과 손재성-에너지화학공학과 이지석 교수 연구팀이 빛을 받으면 굳는 광경화성 금속 칼코게나이드 잉크와 이를 활용한 광학인쇄 공정을 개발했다고 28일 밝혔다.
이 연구는 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 최근 실렸다.
소재를 잉크 형태로 뿌린 후 빛을 쬐어 굳혀 쌓아올리는 광학 3D 프린팅 기술은 복잡한 공정 없이 회로 패턴을 형성할 수 있다. 그러나 광경화성 고분자 유기물이 포함돼 있어 소재 특성을 저해한다는 단점이 있다.
연구팀은 고분자를 포함하지 않는 광경화성 무기물 잉크를 합성하고 이를 디지털 광 처리(DLP) 인쇄 공정에 접목, 무기물 소재 광학 프린팅 기술을 개발했다. 다양한 무기물 소재 중 최근 좋은 발광 및 전기적 특성을 지녀 반도체 소재로 각광 받는 금속 칼코게나이드 및 2차원 전이금속 다이칼코게나이드 소재를 활용했다.
![](https://image.zdnet.co.kr/2022/09/28/8a6efe9bcd3c433e51cd33634f168951.png)
이번에 개발한 광학 프린팅 공정은 기존 방식과 달리 유기물 성분이 없는 순수 무기물 잉크만 사용했다. 금속 칼코게나이드 전구체 용액을 합성한 후, 광산 발생제를 첨가해 광학 프린팅을 위한 광경화 특성을 부여했다. 또 나노미터 두께로 잉크를 쌓아 올리는 DLP 인쇄 공정을 이용, 반도체 소재 구조체를 만드는데 드는 비용과 시간을 대폭 낮췄다.
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연구팀은 이 공정으로 마이크로 열전 발전기도 제작해 기술을 실증했다. 대면적 프린팅과 3차원 적층에 활용할 수 있는 가능성도 제시했다.
이지석 교수는 "고분자 지지체 없이도 프린팅 구조체를 수십 나노미터 단위로 조절할 수 있는 정밀한 기술"이라며 "기존 광학 3D 프린팅 공정을 획기적으로 개선한 것은 물론, 프린팅 소재의 한계를 넘어 다양한 무기물 소재를 프린팅 공정에 직접 접목할 수 있는 중요한 기술"이라고 밝혔다.