| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2014년 봄 (05/15 ~ 05/16, 창원컨벤션센터) |
| 권호 | 20권 1호 |
| 발표분야 | B. 나노 재료(Nanomaterials) |
| 제목 | 굴절률 조절이 가능한 UV-NIL용 resin 제작 및 이를 이용한 광학적 • 물리적 특성 변화 분석 |
| 초록 | 본 연구에서는 고 굴절률을 갖는 TiO2 (n=2.61)와 저 굴절률을 갖는 ladder-like poly(phenyl6-co-methacrylate4)silsesquioxane (LPPMA, n=1.52)을 혼합하여 굴절률 조절이 가능한 resin을 제작하였다. 본 연구에서 사용한 LPPMA의 경우, methacrylate 기반의 유기물과 silsesquioxane 기반의 무기물이 복합되어 있는 물질이다. 일반적으로 유기물 물질 기반의 resin을 이용한 경우, 패턴 형성 시 fidelity가 우수하다는 장점을 가진다. 또한 무기물 물질 기반의 resin을 이용한 경우, 해당 물질이 갖는 고유의 우수한 광학 또는 물리적 특성이 우수하다는 장점을 가진다. 따라서 유-무기물이 갖는 각각의 장점을 모두 갖는 복합 물질의 합성을 통해 제작하고 이를 TiO2와 혼합함으로써, 우수한 광학적 특성을 갖는 기능성 나노급 패턴을 형성하고자 하였다. 서로 다른 굴절률을 갖는 resin을 제작하기 위하여 LPPMA와 TiO2의 비율을 각각 2:1, 2:2, 2:3의 질량 비로 혼합하였다. 이 때, 균일한 분산이 되도록 각 물질을 서로 다른 solvent에 녹인 후, 이를 다시 혼합하는 two solvent 방식을 이용하여 resin을 제작하였다. 제작 된 resin을 기판에 코팅 한 후, 열 처리 공정을 통해 남아있는 solvent 등을 완전히 제거하였다. 이렇게 형성한 박막의 광학적 특성을 확인한 결과 굴절률은 500nm 파장을 기준으로 1.69에서 1.93까지의 값으로 조절이 가능하였고, 우수한 투명도와 열적 안정성을 갖는 것을 확인하였다. 또한 nano-indentor를 이용하여 경도를 측정한 결과 최대 6.6Gpa의 경도를 보였으며, 일반적으로 사용하는 고분자 resin에 비해 우수한 경도를 갖는 것을 확인하였다. 이렇게 제작된 굴절률 조절이 가능한 resin으로 차세대 나노급 패턴 형성 기술 중 하나인 UV-nano imprint lithography(UV-NIL) 기술을 이용하여 저 반사 특성을 갖는 moth-eye 패턴, 광 확산 특성을 갖는 micro-lens 패턴, 그리고 300 nm 크기의 line/space 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴은 scanning electron microscope (SEM) 를 이용하여 측정한 결과, 형성한 패턴들이 우수한 fidelity를 갖는 것이 확인되었고, UV-visible spectrophotometer를 이용하여 광학적 특성을 측정한 결과 각각의 패턴들의 고유의 광 특성이 잘 구현 됨을 확인하였다. 마지막으로 유연 기판인 polyethylene terephthalate (PET) 기판 위에 300 nm 크기의 line/space 패턴을 형성하고, bending test를 진행하여 패턴의 내구성을 확인하였다. 각 방향 (좌•우, 상•하)로 2000회 동안 bending test를 진행한 후 앞선 결과들을 재 측정한 결과, 패턴의 fidelity와 광학적 특성은 변화하지 않아 향후 flexible 소자에 응용이 가능할 것이라 예상한다. |
| 저자 | 고빛나, 이헌, 신주현 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | Nano imprint lithography; high refractive index reisn; organic-inorganic resin |
