KR20100103231A - Method and application for facbrication of calcium carbonate thin film with nano/micro structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 유지하여 물 표면에서 미세구조의 패턴을 가지는 박막을 얻는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법을 나타낸다.The present invention relates to a method for producing a calcium carbonate thin film having a pattern of any one microstructure selected from the group of nanostructured patterns, microstructured patterns, nanostructured / microstructured hybrid patterns, and more specifically, to an annealed shell. And a method for producing a calcium carbonate thin film having a microstructured pattern formed on its surface, characterized in that at least one selected from the group of calcium oxide is mixed and maintained in water to obtain a thin film having a microstructured pattern on the water surface.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is a method of manufacturing a silicon wafer coated with a calcium carbonate thin film having a microstructure pattern formed on the surface as a use of the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method, mentioned above Method for producing a metal film using a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern formed by one method, of the polymer thin film using a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method It relates to a manufacturing method.
세라믹은 금속, 고분자 등과 함께 산업 분야에서 뿐만 아니라 일상 생활에서 가장 많이 사용되는 물질 중 하나이며, 특히 세라믹 박막은 두께나 표면의 구조나 패턴에 따라 전자, 디스플레이, 센서, 광학 등 다양한 분야에 널리 사용된다. Ceramic is one of the most used materials in the daily life as well as in the industrial field along with metals and polymers. Especially, the ceramic thin film is widely used in various fields such as electronics, displays, sensors, and optics depending on the thickness and surface structure or pattern. do.
세라믹 박막을 합성하기 위해서 다양한 기술들이 사용되고 있으며, 이러한 세라믹 박막을 합성하는 방법으로써 크게 진공하에서 세라믹 박막을 합성하는 방법과 액상에서 세라믹 박막을 합성하는 방법으로 구분될 수 있다. Various techniques are used to synthesize a ceramic thin film, and a method of synthesizing the ceramic thin film can be broadly classified into a method of synthesizing a ceramic thin film under vacuum and a method of synthesizing a ceramic thin film in a liquid phase.
진공하에서 세라믹 박막을 합성하는 방법으로는 화학증기증착법(CVD), 스퍼터링, 금속-유기물 화학증착법(MOCVD), 원자층증착법(ALD) 등이 있으며 주로 고가의 장비를 이용한다는 점과 고진공 상태에서 합성되고 고순도의 출발물질을 사용해야 한다는 점이 단점이다. 한편, 액상에서 세라믹 박막을 합성하는 방법인 졸-젤법, 전기화학 증착법, 수열합성법 등과 같은 액상법은 비교적 낮은 온도에서 저가의 공정비로 세라믹 박막을 합성하는 방법으로 알려져 있다.Synthesis of ceramic thin film under vacuum includes chemical vapor deposition (CVD), sputtering, metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), atomic layer deposition (ALD), etc., mainly using expensive equipment and synthesis under high vacuum conditions. The disadvantage is the use of high purity starting materials. Meanwhile, liquid phase methods such as sol-gel, electrochemical vapor deposition, and hydrothermal synthesis, which are methods of synthesizing a ceramic thin film in a liquid phase, are known as a method of synthesizing a ceramic thin film at a low process cost at a relatively low temperature.
탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3)은 지구상에 가장 많이 존재하는 생체광물 중 하나로 상온, 상압 하에서 결정화가 진행되고 생체적합물질이라는 이유로 인해 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히 최근에는 탄산칼슘 박막을 합성하는데 있어서 특정한 미세구조를 갖거나 일정한 패턴이 새겨진 형태로 합성, 박막의 결정성을 조절, 그리고 대면적으로 합성 등이 탄산칼슘 박막을 산업적으로 이용하기 위한 기술 적인 해결과제이다. 이러한 기술적인 해결과제를 위해 탄산칼슘 박막은 크게 두 가지의 방법을 이용하여 합성되고 있는데, 하나는 Langmuir film[Michael 등, Colloid. Polym. Sci., 2007, 285, pp 1301-1311], Self-Assembled Monolayer(SAM) [Aizenberg, Adv. Mater., 2004, 16, 15, pp 1295-1302], 합성고분자[Berman 등, Science, 1995, 269, pp 515-518] 등과 같이 분자 결합을 이용하여 템플레이트를 만들어 박막의 결정성이나 형태를 조절하는 방법을 이용하여 탄산칼슘 박막을 제조하는 방법이 있다. 다른 하나는 이온[Addadi 등, Adv. Mater., 2003, 15, 12, pp 959-970], 단백질[Aizenberg 등, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, pp 32-39], 액상 고분자[Yu 등, J. Phys. Chem. B, 2003, 107, pp 7396-7405] 등의 첨가제를 혼합하고 결정성을 조절하여 탄산칼슘 박막을 제조하는 방법이 있다. 그러나 이들의 방법에는 복잡한 공정이 필요하고 대면적의 박막합성에는 적합하지 않거나 경우에 따라서는 200∼300℃의 온도에서 열처리가 필요한 문제점들이 있다. 특히 대면적의 박막을 합성하는데 있어서 상기에서 언급한 방법을 이용하여 탄산칼슘 박막을 제조시 패턴을 갖는 템플레이트(Tenplate)가 올려진 기판에서 핵형성이 시작되면서 결정화가 진행되기 때문에 박막의 대면적화가 불균일한 핵형성이나 기판의 크기에 의해 제한을 받는 문제점이 있다. Calcium carbonate (CaCO 3 ) is one of the most abundant biominerals on earth, and many studies have been conducted for crystallization at room temperature and atmospheric pressure. In particular, in the synthesis of the calcium carbonate thin film in recent years, the technical solution for the industrial use of the calcium carbonate thin film has been synthesized in a form having a specific microstructure or engraved with a certain pattern, controlling the crystallinity of the thin film, and synthesizing in a large area. It is a task. For this technical challenge, calcium carbonate thin films are largely synthesized using two methods. One is Langmuir film [Michael et al., Colloid. Polym. Sci., 2007, 285, pp 1301-1311], Self-Assembled Monolayer (SAM) [Aizenberg, Adv. Mater., 2004, 16, 15, pp 1295-1302], synthetic polymers [Berman et al., Science, 1995, 269, pp 515-518] and others to form templates using molecular bonds to control the crystallinity or shape of thin films. There is a method for producing a calcium carbonate thin film using a method. The other is ion [Addadi et al., Adv. Mater., 2003, 15, 12, pp 959-970], proteins [Aizenberg et al., J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, pp 32-39], liquid polymers [Yu et al., J. Phys. Chem. B, 2003, 107, pp 7396-7405] there is a method for producing a calcium carbonate thin film by mixing the additives and the like crystallization. However, these methods require complicated processes and are not suitable for large-area thin film synthesis, or in some cases, require heat treatment at a temperature of 200 to 300 ° C. In particular, when synthesizing a large-area thin film by using the above-mentioned method, when the calcium carbonate thin film is produced, crystallization proceeds as nucleation starts on a substrate on which a patterned template is placed. There is a problem that is limited by non-uniform nucleation or the size of the substrate.
본 발명은 기존의 방법들과 비교하여 간단한 공정과 저렴한 공정비로 탄산칼슘 박막 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것으로서 보다 자세하게는 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 이용하여 다양한 미세구조의 표면을 갖는 대면적 탄산칼슘 박막을 합성하는 방법으로 바람직하게는 600∼900℃ 의 온도에서 10분∼48시간 동안 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 상온 및 상압 하에서 물과 혼합한 후 10분∼30일 동안 유지하여 물 표면에서 형성되는 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있는 방법을 나타낸다.The present invention is to provide a calcium carbonate thin film and a method for manufacturing the same in a simple process and a low process cost compared to the conventional methods, more specifically, various microstructures using any one or more selected from the group of heat-treated shell, calcium oxide A method for synthesizing a large-area calcium carbonate thin film having a surface of preferably at least one selected from the group consisting of shells and calcium oxide heat-treated at a temperature of 600 to 900 ° C. for 10 minutes to 48 hours, at room temperature and atmospheric pressure. It shows how to obtain a calcium carbonate thin film formed on the water surface by maintaining for 10 minutes to 30 days after mixing.
탄산칼슘(CaCO3)은 저온에서 합성이 가능한 대표적인 세라믹 물질로 특히 저온에서 결정화가 일어나는 특징을 갖고 있으며 생체적합물질이라는 점에서 바이오센서, 생체재료 등의 고부가가치 산업으로의 응용이 기대되고 있다. 따라서 탄산칼슘을 응용범위가 넓은 박막의 형태로 합성하는데 있어서 나노구조나 마이크로구조 혹은 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴을 갖도록 결정화를 조절하는 것은 핵심 기술이다. 그러나 이러한 탄산칼슘 박막의 합성에 있어서 기존의 방법들은 복잡한 공정과 높은 단가가 요구되거나 대면적화가 어려운 점들이 있다. 앞서 언급한 탄산칼슘의 결정화를 유도하는 SAM을 이용하여 박막을 합성하는 방법의 경우 기판 위에 SAM을 고르게 혹은 패턴을 주어 코팅해야 하고 그 위에서 결정성장을 시키기 때문에 결정이 고르게 성장하기 어려운 점과 탄산칼슘 박막의 면적이 기판의 면적에 의해 제한을 받는다는 점, 그리고 복잡한 공정을 거쳐야 한다는 점 등과 같은 단점이 있다. 또한 단백질이나 액상 고분자와 같은 첨가제를 혼합하여 박막을 합성하는 방법에서는 첨가제가 불순물로 작용할 수 있고, 혹은 첨가제를 제거하기 위한 부가적인 공정이 필요할 수 있다. Calcium carbonate (CaCO 3 ) is a representative ceramic material that can be synthesized at low temperatures. In particular, calcium carbonate is characterized by crystallization at low temperatures and is a biocompatible material. Therefore, it is expected to be applied to high value-added industries such as biosensors and biomaterials. Therefore, in synthesizing calcium carbonate into a thin film having a wide range of application, it is a key technology to control crystallization to have a hybrid pattern of nanostructures, microstructures, or nanostructures / microstructures. However, in the synthesis of the calcium carbonate thin film, the conventional methods require complicated processes, high cost, or difficult to large area. In the method of synthesizing a thin film using SAM which induces crystallization of calcium carbonate mentioned above, it is difficult to grow crystals evenly and calcium carbonate because SAM must be coated evenly or patterned on the substrate and crystals grow on it. There are disadvantages such as the area of the thin film being limited by the area of the substrate and the complicated process. In addition, in a method of synthesizing a thin film by mixing an additive such as a protein or a liquid polymer, the additive may act as an impurity, or an additional process for removing the additive may be required.
본 발명의 경우 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합한 전구체 용액의 수면에서 핵형성이 시작되면서 결정이 성장되기 때문에 박막의 전 면적에 걸쳐 고른 결정성장이 가능하다. 또한 전구체 용액의 수면에서 박막이 형성되기 때문에 경우 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합한 전구체 용액이 담겨진 반응용기의 크기에 따라 얼마든지 넓은 면적으로 박막형성이 가능하다는 장점이 있다.In the present invention, since crystals grow as nucleation starts at the surface of a precursor solution in which at least one selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide is mixed with water, crystal growth is possible over the entire area of the thin film. In addition, since the thin film is formed on the surface of the precursor solution, the thin film can be formed in a large area according to the size of the reaction vessel in which the precursor solution in which at least one selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide is mixed is mixed with water. There is an advantage.
본 발명에서는 특히 폐자원인 패각을 이용하여 특별한 장비 없이 상온과 상압 하에서 탄산칼슘 박막을 합성함으로써 탄산칼슘 박막 합성의 공정조건을 간단하게 하고 공정비를 낮추고자 하였다. 또한 본 방법에서는 박막의 형성이 전구체 용액의 수면에서 자연적으로 부유되어 진행되기 때문에 탄산칼슘 박막 합성에 있어서 박막의 전면적에 걸쳐 고른 결정성장이 가능하다. 특히 반응용액의 수면에서 박막이 형성되기 때문에 반응 용기의 크기에 따라 합성되는 박막의 면적이 결정되는 장점을 이용하여 대면적의 탄산칼슘 박막을 합성이 가능하다.In the present invention, in particular, by using a shell, which is a waste resource, by synthesizing the calcium carbonate thin film at room temperature and atmospheric pressure without special equipment, it is intended to simplify the process conditions of the calcium carbonate thin film synthesis and to lower the process cost. In addition, in the present method, since the formation of the thin film proceeds naturally floating on the water surface of the precursor solution, even crystal growth is possible over the entire area of the thin film in the synthesis of the calcium carbonate thin film. In particular, since the thin film is formed on the surface of the reaction solution, a large area calcium carbonate thin film can be synthesized using the advantage that the area of the thin film to be synthesized is determined according to the size of the reaction vessel.
본 발명은 응용범위가 넓은 탄산칼슘 박막을 합성하기 위해 표면에 나노구조, 마이크로구조 또는 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a calcium carbonate thin film having a hybrid pattern of nanostructures, microstructures or nanostructures / microstructures on the surface in order to synthesize a calcium carbonate thin film having a wide range of applications and a method of manufacturing the same.
본 발명은 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 유지하여 물 표면에서 나노구조, 마이크로구조 또는 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 미세구조의 패턴을 가지는 박막을 얻는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 나타낸다.The present invention mixes and maintains at least one selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide in water to obtain a thin film having a microstructured pattern of nanostructures, microstructures, or hybrid patterns of nanostructures / microstructures on the water surface. The manufacturing method of the calcium carbonate thin film in which the pattern of a microstructure was formed in the surface, The calcium carbonate thin film in which the pattern of the microstructure manufactured by the said method is shown in the surface.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법을 나타낸다.In addition, the present invention is a method of manufacturing a silicon wafer coated with a calcium carbonate thin film having a microstructure pattern formed on the surface as a use of the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method, mentioned above Method for producing a metal film using a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern formed by one method, of the polymer thin film using a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method The manufacturing method is shown.
본 발명에서 논의된 패각을 이용하여 나노구조, 마이크로구조 또는 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 미세구조의 패턴을 갖는 대면적 탄산칼슘 박막을 합성하는 방법은 바이오 센서나 생체적합물질 등과 관련한 바이오소재산업 분야에서 산업적 응용성이 있다. The method for synthesizing a large-area calcium carbonate thin film having a microstructure pattern of nanostructures, microstructures or hybrid patterns of nanostructures / microstructures using the shell discussed in the present invention is a biomaterial related to a biosensor or a biocompatible material. There is industrial applicability in the industrial sector.
본 발명은 기존의 탄산칼슘 박막 합성방법과 비교하여 합성장비와 방법이 간단하여 저렴하게 박막을 합성하는 것이 가능하며 박막의 표면구조를 조절하는 것이 용이한 동시에 대면적으로 박막을 합성할 수 있는 방법이다. 또한 폐자원인 패각을 이용하는 친환경적이고 원가절감이 가능한 방법으로서 바이오소재산업에서 원천기술로 활용될 수 있다. The present invention is simple and inexpensive to synthesize the synthesis equipment and method compared to the conventional calcium carbonate thin film synthesis method, it is easy to control the surface structure of the thin film and at the same time a method of synthesizing the thin film to be. In addition, it is an eco-friendly and cost-effective way of using waste shells, which can be used as a source technology in the biomaterials industry.
본 발명은 미세구조의 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막을 이용하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법을 제공하여 이러한 방법들에 의해 제조한 실리콘 웨이퍼, 금속필름, 고분자 박막을 이용하는 다양한 소재산업 분야에 적용할 수 있다.The present invention provides a method for producing a silicon wafer coated with a calcium carbonate thin film having a fine structure pattern on the surface using a calcium carbonate thin film having a fine structure pattern, a metal film using a calcium carbonate thin film having a fine structure pattern on the surface It can be applied to various material industries using silicon wafer, metal film, and polymer thin film manufactured by these methods by providing a method for manufacturing a polymer thin film using a calcium carbonate thin film formed on the surface with a manufacturing method of the microstructure pattern have.
본 발명은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법을 나타낸다.The present invention shows a method for producing a calcium carbonate thin film having a pattern of any one microstructure selected from the group of nanostructured patterns, microstructured patterns, nanostructured / microstructured hybrid patterns.
본 발명은 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 유지하여 물 표면에서 미세구조의 패턴을 가지는 박막을 얻는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법.The present invention is a calcium carbonate thin film having a fine structure pattern formed on the surface, characterized in that to obtain a thin film having a microstructure pattern on the water surface by mixing and maintaining at least one selected from the group of heat-treated shell, calcium oxide Manufacturing method.
상기에서 열처리한 패각은 패각을 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 열처리하여 얻은 것을 사용할 수 있다.The shell heat-treated in the above can be used for the shell obtained by heat treatment for 10 minutes to 48 hours at 600 ~ 900 ℃.
상기에서 산화칼슘은 탄산칼슘을 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 열처리하여 얻은 것을 사용할 수 있다.The calcium oxide may be obtained by heat treatment of calcium carbonate at 600 to 900 ℃ for 10 minutes to 48 hours.
상기에서 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지할 수 있다.Any one or more selected from the group of shells and calcium oxide heat-treated above may be mixed with water and maintained for 10 minutes to 30 days in air at room temperature and atmospheric pressure.
상기에서 미세구조의 패턴은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나를 나타낸다.The microstructured pattern may refer to any one selected from the group of nanostructured patterns, microstructured patterns, and hybrid patterns of nanostructures / microstructures.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
상기에서 열처리한 패각은 패각의 주성분인 탄산칼슘을 산화칼슘으로 변화시키기 위해 사용할 수 있다.The shell heat-treated above can be used to change calcium carbonate, which is the main component of the shell, to calcium oxide.
상기에서 산화칼슘은 탄산칼슘을 열처리한 것을 사용할 수 있다.In the above, the calcium oxide can be used a heat treatment of calcium carbonate.
상기의 열처리한 패각, 탄산칼슘을 열처리하여 얻은 탄산칼슘에 있어서, 다양한 열처리 조건을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 상기 열처리는 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 실시하는 것이 좋다.In the calcium carbonate obtained by heat treatment of the shell and calcium carbonate, the various heat treatment conditions are applied. In order to achieve the object of the present invention, the heat treatment is preferably performed at 600 to 900 ° C. for 10 minutes to 48 hours. .
본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼 성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻기 위하여 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지할 수 있다. 이때 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 유지하는 시간에 따라 최종 목적물인 탄산칼슘 박막의 표면에서 미세구조의 패턴이 달라진다. 일예로 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼60분(1시간) 동안 유지하는 경우 나노구조의 미세구조 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있으며; 다른 일예로 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 60분(1시간)∼24시간 동안 유지하는 경우 나노구조/마이크로구조의 혼성 구조의 미세구조 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있으며; 또 다른 일예로 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 24시간∼30일 동안 유지하는 경우 마이크로구조의 미세구조 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있다. One or more microstructured patterns selected from the group of the nanostructured pattern, the microstructured pattern, and the nanostructured / microstructured hybrid pattern of the present invention are obtained from the shell heat-treated and calcium oxide group to obtain a calcium carbonate thin film formed on the surface. Any one or more selected may be mixed with water and maintained for 10 minutes to 30 days in air at room temperature and atmospheric pressure. At this time, the pattern of the microstructure is changed on the surface of the calcium carbonate thin film, which is the final target, according to the time of mixing one or more selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide with water and maintaining in air at room temperature and atmospheric pressure. For example, when one or more selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide is mixed with water and maintained for 10 minutes to 60 minutes (1 hour) in air at room temperature and atmospheric pressure, carbonic acid with a nanostructured microstructure pattern formed on the surface thereof. Calcium thin films can be obtained; As another example, when one or more selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide are mixed with water and maintained for 60 minutes (1 hour) to 24 hours in air at room temperature and atmospheric pressure, the nanostructure / microstructure hybrid structure fine A calcium carbonate thin film having a structural pattern formed on its surface can be obtained; As another example, when one or more selected from the group of heat-treated shells and calcium oxide are mixed with water and maintained for 24 hours to 30 days in air at room temperature and atmospheric pressure, a calcium carbonate thin film having a microstructured pattern formed on the surface thereof is formed. Can be obtained.
본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조함에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분간∼30일 동안 유지함으 로써 탄산칼슘 박막의 제조시 공정조건을 간단하게 하고 공정비를 낯출 수 있다.In the manufacture of the calcium carbonate thin film formed on the surface of any one microstructure pattern selected from the group of nanostructured pattern, microstructured pattern, nanostructured / microstructured hybrid pattern of the present invention, a group of shells and calcium oxide heat-treated By mixing any one or more selected from the water and maintained for 10 minutes to 30 days in the air at room temperature, atmospheric pressure it can simplify the process conditions when manufacturing the calcium carbonate thin film and reduce the process cost.
본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조함에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지함으로써 탄산칼슘 성분이 자연적으로 물의 표면에 부유되고 시간이 지남에 따라 고른 결정성장이 발생되어 결과적으로 물의 표면에서 탄산칼슘 박막이 생성된다.In the manufacture of the calcium carbonate thin film formed on the surface of any one microstructure pattern selected from the group of nanostructured pattern, microstructured pattern, nanostructured / microstructured hybrid pattern of the present invention, a group of shells and calcium oxide heat-treated By mixing any one or more selected from water and holding it in air at room temperature and atmospheric pressure for 10 minutes to 30 days, the calcium carbonate component naturally floats on the surface of water and evenly grows crystals over time. The calcium carbonate thin film is produced.
한편 본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조함에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지하여 탄산칼슘 박막 제조시 상기 물이 담겨지는 용기크기를 적의 선택하여 사용함에 따라 다양한 면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있다. 즉 용기크기가 크면 대면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있으며, 용기크기가 작으면 소면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있다. 일예로 물이 담겨지는 용기를 적의 선택하여 사용함으로써 직경 3인치(7.62cm) 이상의 대면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있다.On the other hand, in the manufacture of a calcium carbonate thin film formed on the surface of any one microstructure pattern selected from the group of nanostructured pattern, microstructured pattern, nanostructured / microstructured hybrid pattern of the present invention, One or more selected from the group is mixed with water and maintained in air at room temperature and atmospheric pressure for 10 minutes to 30 days to produce a calcium carbonate thin film by using the container size in which the water is appropriately selected according to the calcium carbonate thin film of various areas Can be prepared. That is, if the container size is large, a large area calcium carbonate thin film can be produced. If the container size is small, a small area calcium carbonate thin film can be produced. For example, by using an appropriately selected container containing water, a large-area calcium carbonate thin film having a diameter of 3 inches (7.62 cm) or more can be manufactured.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 나타낸다.The present invention represents a calcium carbonate thin film having a pattern of microstructures produced by the above-mentioned method.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 나노구조 패턴, 마이크로구 조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 나타낸다.The present invention refers to a calcium carbonate thin film having a pattern of any one microstructure selected from the group of nanostructure patterns, microstructure patterns, and nanostructure / microstructure hybrid patterns prepared by the aforementioned method.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 다양한 용도로 이용할 수 있다.In the present invention, the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern manufactured by the above-mentioned method can be used for various purposes.
상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도의 일예로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 실리콘 웨이퍼에 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 나타낸다.An example of the use of the calcium carbonate thin film having the microstructured pattern formed on the surface thereof represents a method of manufacturing a silicon wafer in which the calcium carbonate thin film having the microstructured pattern formed on the surface thereof is coated on the silicon wafer.
상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도의 다른 일예로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 금속필름을 코팅한 후 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 금속필름의 제조방법을 나타낸다.Another example of the use of the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern is a microstructure comprising the step of removing the calcium carbonate thin film after coating the metal film on the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern The manufacturing method of the metal film to which the pattern was transferred is shown.
상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도의 또 다른 일예로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 고분자를 코팅한 후 경화시킨 다음 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 고분자 박막의 제조방법을 나타낸다.Another example of the use of the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructured pattern includes coating a polymer on the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructured pattern and then curing and removing the calcium carbonate thin film. The manufacturing method of the polymer thin film to which the microstructure pattern was transcribe | transferred is shown.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 실리콘 웨이퍼에 코팅하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 포함한 다.The present invention relates to a silicon wafer coated with a calcium carbonate thin film having a microstructure pattern formed on a surface thereof, the method comprising coating a silicon carbonate thin film formed on the surface of a microstructure pattern prepared by the above-mentioned method. Include the method of manufacture.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 금속필름을 코팅한 후 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 금속필름의 제조방법을 포함한다.The present invention is a metal film transfer pattern of the microstructure pattern comprising the step of removing the calcium carbonate thin film after coating the metal film on the calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method It includes the manufacturing method of.
상기에서 금속필름은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속의 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속을 재료로 하는 필름을 사용할 수 있다.The metal film may be a film based on any one metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and transition metals.
상기에서 금속필름은 금(Au), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 은(Ag)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 금속을 재료로 하는 필름을 사용할 수 있다.The metal film is a metal selected from the group consisting of gold (Au), lithium (Li), magnesium (Mg), strontium (Sr), barium (Ba), zinc (Zn) and silver (Ag). Film to make can be used.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 금속필름에 약산을 처리하여 금속필름으로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다.The calcium carbonate thin film may be coated with a weak acid to remove the calcium carbonate thin film from the metal film.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 금속필름에 아세트산의 약산을 처리하여 금속필름으로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다. By treating the weak acid of acetic acid on the metal film coated with the calcium carbonate thin film, the calcium carbonate thin film may be removed from the metal film.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 고분자를 코팅한 후 경화시킨 다음 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 고분자 박막의 제조방법을 포함한다.The present invention is a microstructure pattern prepared by the above-mentioned method is coated with a polymer on the calcium carbonate thin film formed on the surface of the polymer and then hardened and then the step of removing the calcium carbonate thin film pattern of the fine structure is transferred It includes a method for producing a polymer thin film.
상기에서 고분자는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 폴리에틸 렌(polyethylene), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리염화비닐 (polyvinylchloride), 에폭시 (epoxy), 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리에스테르 (polyester)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 고분자를 사용할 수 있다.The polymer is polydimethylsiloxane, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyvinylchloride, epoxy, polystyrene, polyester ( Any one polymer selected from the group of polyester) can be used.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 고분자에 약산을 처리하여 고분자로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다.The calcium carbonate thin film may be treated with a weak acid to remove the calcium carbonate thin film from the polymer.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 고분자에 아세트산의 약산을 처리하여 고분자로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다. The calcium carbonate thin film may be treated with a weak acid of acetic acid to remove the calcium carbonate thin film from the polymer.
본 발명의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법의 용도로서 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법; 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법; 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법; 등에 대해 다양한 조건에 의해 실시한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법의 용도를 제공하는 것이 바람직하다.Calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern of the present invention, a method of manufacturing the same and the pattern of the microstructure produced by the above-mentioned method as a use of the method for producing a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern A method for producing a silicon wafer coated with a calcium carbonate thin film formed on the surface; Method for producing a metal film using a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method; Method for producing a polymer thin film using a calcium carbonate thin film formed on the surface of the microstructure pattern prepared by the above-mentioned method; In order to achieve the object of the present invention, a calcium carbonate thin film having a pattern of microstructures formed on the surface according to the above-mentioned conditions, a method of manufacturing the same, and a carbonic acid formed of the pattern of the microstructures on the surface It is desirable to provide a use of the method for producing a calcium thin film.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Test Examples. However, these are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
도 1에서 왼쪽의 참굴 패각 10kg 및 도 1에서 오른족의 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 10시간 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 1일 동안 유지하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.In FIG. 1, 10 kg of oyster shells on the left side and 10 kg of non-shell shells on the right foot in FIG. 1 are heat-treated at 700 ± 10 ° C. for 10 hours, and then mixed with water and maintained for 1 day in air at room temperature and pressure. A calcium carbonate thin film having a pattern formed on its surface was prepared.
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막의 형상은 주사전자현미경(HITACHI)으로 1015 kv의 가속전압 하에서 분석하고 이를 도 2a 내지 도 2d에 나타내었다.The shape of the calcium carbonate thin film prepared above was analyzed by HITACHI under an acceleration voltage of 1015 kv and is shown in FIGS. 2A to 2D.
도 2a는 상기에서 제조한 탄산칼슘 박막에 있어서 물과 접촉한 부분의 탄산칼슘 박막(탄산칼슘 박막의 뒷면)을 나타낸 사진이고, 도 2b는 도 2a의 확대한 사진으로서 도 2a, 도 2b는 끝이 뾰족하고 1∼2㎛의 직경을 갖는 탐침모양의 막대들이 밀집되어 형성된 것을 볼 수 있다.FIG. 2A is a photograph showing a calcium carbonate thin film (back side of a calcium carbonate thin film) of a portion in contact with water in the calcium carbonate thin film prepared above, FIG. 2B is an enlarged photograph of FIG. 2A, and FIGS. 2A and 2B are finished. It can be seen that these sharp, rod-shaped rods having a diameter of 1 to 2 μm are formed densely.
도 2c는 상기에서 제조한 탄산칼슘 박막에 있어서 공기와 접촉한 부분의 탄산칼슘 박막(탄산칼슘 박막의 앞면)을 나타낸 사진이고, 도 2d는 도 2c의 확대한 사진으로, 도 2c는 수∼수십㎛ 크기의 단위체들이 모여있는 형태를 보이며, 도 2c를 확대한 도 2d은 마이크로 크기의 단위체들이 수십 나노 크기의 입자들을 기본결정으로 이루어진 나노구조를 형성하고 있는 구조체 임을 확인할 수 있다. FIG. 2C is a photograph showing a calcium carbonate thin film (front surface of a calcium carbonate thin film) of a portion contacted with air in the calcium carbonate thin film manufactured above, FIG. 2D is an enlarged photograph of FIG. 2C, and FIG. The micron-sized units are shown in a gathered form, and FIG. 2D, which is enlarged in FIG.
한편, 상기 실시예 1에서 제조한 탄산칼슘 박막의 결정상을 X-ray선 회절분석기(D/MAX-IIIC, RIGAKU)를 이용하여 40kV, 45mA의 조건에서 분석한바, 합성된 박막은 탄산칼슘 구조로는 가장 안정한 상인 Calcite(CaCO3)의 구조로 확인되었다(도 3 참조).Meanwhile, the crystal phase of the calcium carbonate thin film prepared in Example 1 was analyzed under conditions of 40 kV and 45 mA by using an X-ray diffractometer (D / MAX-IIIC, RIGAKU), and thus the synthesized thin film had a calcium carbonate structure. Was identified as the structure of the most stable phase Calcite (CaCO 3 ) (see Figure 3).
<실시예 2><Example 2>
참굴 패각 10kg 및 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 50분 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 6일 동안 유지하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.10 kg of oyster shells and 10 kg of non-shell shells were heat-treated at 700 ± 10 ° C. for 50 minutes, and then mixed with water and maintained for 6 days in air at room temperature and atmospheric pressure to prepare a calcium carbonate thin film having a microstructure pattern formed on the surface thereof. .
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막의 형상은 주사전자현미경(HITACHI)으로 1015 kv의 가속전압 하에서 분석하고 이를 도 2e 내지 도 2f에 나타내었다.The shape of the calcium carbonate thin film prepared above was analyzed by HITACHI under an acceleration voltage of 1015 kv and is shown in FIGS. 2E to 2F.
도 2e는 상기에서 제조한 탄산칼슘 박막에 있어서 물과 접촉한 부분의 탄산칼슘 박막(탄산칼슘 박막의 뒷면)을 나타낸 사진이고, 도 2f는 도 2e의 확대한 사진으로서 도 2e, 도 2f는 직경 100nm 이하의 막대들이 밀집되어 형성된 것을 볼 수 있다.FIG. 2E is a photograph showing a calcium carbonate thin film (back side of a calcium carbonate thin film) of a portion in contact with water in the calcium carbonate thin film prepared above, FIG. 2F is an enlarged photograph of FIG. 2E, and FIG. 2E and FIG. 2F are diameters. It can be seen that the rods of 100 nm or less are formed densely.
<실시예 3> 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼 제조Example 3 Fabrication of Silicon Wafer Coated with Calcium Carbonate Thin Film
참굴 패각 10kg 및 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 50분 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 3일 동안 유지하여 미세구조 의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.10 kg of oyster shells and 10 kg of shellfish shells were heat-treated at 700 ± 10 ° C. for 50 minutes, and then mixed with water and maintained for 3 days in air at room temperature and atmospheric pressure to prepare a calcium carbonate thin film having a microstructure pattern formed on the surface thereof. .
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막을 직경 3인치(7.62cm) 크기의 실리콘 웨이퍼의 형상에 맞게 떠 올렸다(도 4 참조). 도 4의 왼쪽은 실리콘 웨이퍼의 사진을 나타낸 것이고, 도 4의 오른쪽은 상기에서 제조한 백색의 탄산칼슘 박막을 떠 올리기 전 실리콘 웨이퍼의 사진을 각각 보여주고 있는데, 직경 3인치 크기의 실리콘 웨이퍼에 탄산칼슘 박막이 고르게 코팅된 것을 확인할 수 있다. The calcium carbonate thin film prepared above was floated to fit the shape of a silicon wafer having a diameter of 3 inches (7.62 cm) (see FIG. 4). The left side of FIG. 4 shows a photo of a silicon wafer, and the right side of FIG. 4 shows a photo of each silicon wafer before the white calcium carbonate thin film prepared above. It can be seen that the calcium thin film is evenly coated.
<실시예 4> 탄산칼슘 박막이 코팅된 금(AU)필름 제조 <Example 4> Calcium carbonate thin film coated gold (AU) film production
참굴 패각 10kg 및 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 50분 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 3일 동안 유지하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.10 kg of oyster shells and 10 kg of shellfish shells were heat-treated at 700 ± 10 ° C. for 50 minutes, and then mixed with water and maintained for 3 days in air at room temperature and atmospheric pressure to prepare a calcium carbonate thin film having a microstructure pattern on the surface. .
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막 위에 100nm 두께의 금(Au) 필름을 코팅한 후 10wt.％ 아세트산을 이용하여 탄산칼슘 및 칼슘 화합물을 제거한 후 금(Au) 필름의 단면을 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 분석하였다. 표면을 확대한 사진(도 5a 박스)에서도 알 수 있듯이 고슴도치 단결정의 단면 형상(도면 5a 검은색 별표)과 고슴도치 단결정들의 경계지점에 존재하였던 홀(hole)(도면 5a 흰색 화살표)의 형상이 모사되었음을 확인할 수 있었다. 금 필름의 단면에 대한 에너지 분산형 X-선 분석(EDX) 결과(도 5b, 표 1 참조) 코팅된 필름은 미량의 칼슘을 제외하고는 대부분 금(Au)으로 이루어져 있음을 확인할 수 있었다.After coating a 100 nm thick gold (Au) film on the calcium carbonate thin film prepared above, the calcium carbonate and calcium compounds were removed using 10wt.% Acetic acid, and the cross section of the gold (Au) film was scanned using a scanning electron microscope (SEM). Analyzed using. As can be seen from the enlarged photograph (box 5a), the cross-sectional shape of the hedgehog single crystal (Fig. 5a black asterisk) and the shape of the hole (Fig. 5a white arrow) that existed at the boundary point of the hedgehog single crystals were simulated. I could confirm it. Energy dispersive X-ray analysis (EDX) of the cross section of the gold film (FIG. 5b, Table 1) It can be seen that the coated film is mostly composed of gold (Au) except for a small amount of calcium.
표 1. 금 필름의 단면에 대한 에너지 분산형 X-선 분석(EDX) 결과Table 1. Energy Dispersive X-ray Analysis (EDX) Results for Cross Sections of Gold Films
<실시예 5> 탄산칼슘 박막이 코팅된 고분자 박막 제조 Example 5 Preparation of Polymer Thin Film Coated with Calcium Carbonate Thin Film
실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막에 고분자(PDMS, Polydimethylsiloxane)를 코팅 후 경화시키고, 10wt.％ 아세트산의 약산처리를 통해서 탄산칼슘을 제거하고 남은 PDMS 박막의 미세패턴을 주사전자현미경으로 관찰하고 이를 도 6에 나타내었다.After coating the polymer (PDMS, Polydimethylsiloxane) on the calcium carbonate thin film prepared in Example 2, and after curing the calcium carbonate through a weak acid treatment of 10wt.% Acetic acid and observed the fine pattern of the remaining PDMS thin film with a scanning electron microscope 6 is shown.
도 6에 보면 실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막에의 탄산칼슘의 볼록한 부분(도 2e, 도 2f 참조)이 그대로 PDMS(도 6a, 도 6b)의 오목한 부분으로 전사된 것을 확인할 수 있었고, 따라서 탄산칼슘 박막에 형성된 미세구조 패턴을 고분자로 본을 뜰 수 있고 탄산칼슘 박막은 약산처리를 이용해 제거할 수 있음을 알 수 있었다. 6, it was confirmed that the convex portions of the calcium carbonate (see FIGS. 2E and 2F) in the calcium carbonate thin film prepared in Example 2 were transferred to the concave portions of the PDMS (FIGS. 6A and 6B). It can be seen that the microstructure pattern formed on the calcium carbonate thin film can be seen as a polymer and the calcium carbonate thin film can be removed using a weak acid treatment.
상기에서 제조한 미세구조의 패턴을 가지는 PDMS 박막(도 7b)의 접촉각은 138ㅀ로 측정되어 본 발명을 통해 합성된 탄산칼슘 박막의 미세패턴을 PDMS 박막에 효과적으로 전사시킴으로써 미세구조의 패턴을 가지지 않는 PDMS 박막(도면 7a)의 접촉각인 98ㅀ와 비교시 접촉각이 크게 증가한 소수성의 PDMS 박막을 합성할 수 있었다. 이는 탄산칼슘 박막에 존재하는 미세구조 형상이 PDMS 표면에 전사됨(도 6a, 도 6b 참조)으로써 물분자의 분산을 방해하고 이로 인해 젖음의 정도를 감소시키는 특성을 지니는 고분자 박막을 얻을 수 있음을 시사한다.The contact angle of the PDMS thin film (FIG. 7b) having the pattern of the microstructure prepared above was measured at 138 되어 so that the micropattern of the calcium carbonate thin film synthesized through the present invention was effectively transferred to the PDMS thin film so as not to have the pattern of the microstructure. A hydrophobic PDMS thin film having a significantly increased contact angle was synthesized compared to the contact angle of 98 kPa of the PDMS thin film (Fig. 7a). This is because the microstructures present in the calcium carbonate thin film are transferred to the PDMS surface (see FIGS. 6A and 6B), thereby obtaining a polymer thin film having characteristics of preventing the dispersion of water molecules and thereby reducing the degree of wetting. Suggest.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
본 발명의 탄산칼슘 박막 제조방법의 장점은 1)일반적으로 이용가치가 적은 폐자원인 패각을 이용하기 때문에 저렴하고 간단하면서도 친환경적인 합성방법이라는 점과 2)시간에 따라 다양한 나노구조나 마이크로구조 혹은 나노/마이크로구조의 혼성 패턴이 표면에 형성된 박막을 합성할 수 있다. 또한 박막이 합성되는 용기의 크기에 따라 박막의 면적이 결정되기 때문에 원하는 크기의 대면적 박막 합성이 가능하다는 점에서 본 방법은 빠른 상용화가 가능하다. 그리고 합성된 탄산칼슘 박막 위에 금속이나 고분자와 같은 다른 물질을 코팅시킨 후 탄산칼슘 박막을 제거함으로써 미세구조의 패턴을 갖는 다른 재질의 박막을 쉽게 합성할 수 있다는 점에서 본 발명의 탄산칼슘 박막의 제조방법은 이용 범위가 넓은 장점이 있다.Advantages of the method for producing a calcium carbonate thin film of the present invention is 1) it is a cheap, simple and eco-friendly synthetic method because it uses the shell, which is a waste value less commonly used, and 2) various nanostructures or microstructures or It is possible to synthesize a thin film formed on the surface of the hybrid pattern of nano / micro structure. In addition, since the area of the thin film is determined according to the size of the container in which the thin film is synthesized, the present method enables rapid commercialization in that a large-area thin film synthesis of a desired size is possible. In addition, after the coating of other materials such as metals or polymers on the synthesized calcium carbonate thin film, the calcium carbonate thin film can be easily synthesized in that a thin film of another material having a microstructure pattern can be easily synthesized. The method has the advantage of being widely available.
도 1은 본 발명의 탄산칼슘 박막 제조시 사용된 참굴 패각(좌)과 비단조개 패각(우)를 나타낸 사진이다. 1 is a photograph showing the oyster shell (left) and the non-shell shell (right) used in the manufacture of the calcium carbonate thin film of the present invention.
도 2는 실시예 1, 실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막의 주사전자현미경 사진이다. FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the calcium carbonate thin films prepared in Examples 1 and 2. FIG.
도 3은 실시예 1에서 제조한 탄산칼슘 박막의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of the calcium carbonate thin film prepared in Example 1.
도 4는 3인치 실리콘 웨이퍼(좌)와 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼(우)를 나타낸 사진이다. 4 is a photograph showing a 3 inch silicon wafer (left) and a silicon wafer coated with a calcium carbonate thin film (right).
도 5는 탄산칼슘 박막이 금필름에 코팅한 다음 탄산칼슘 박막을 제거한 후의 금필름을 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 5 is a scanning electron micrograph showing a gold film after the calcium carbonate thin film is coated on the gold film and then the calcium carbonate thin film is removed.
도 6은 실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막의 미세구조 패턴이 전사된 고분자(PDMS) 박막의 주사전자현미경 사진이다.6 is a scanning electron micrograph of a polymer (PDMS) thin film to which the microstructure pattern of the calcium carbonate thin film prepared in Example 2 is transferred.
도 7은 일반 PDMS 박막(도 7a)과 탄산칼슘 박막의 미세구조 패턴이 전사된 PDMS 박막(도 7b)의 접촉각을 나타낸 사진이다.FIG. 7 is a photograph showing a contact angle of a PDMS thin film (FIG. 7B) to which a microstructure pattern of a general PDMS thin film (FIG. 7A) and a calcium carbonate thin film are transferred.
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