KR20160047290A - Manufacturing method of nanowire array piezoelectric element - Google Patents

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KR20160047290A
KR20160047290A KR1020140143544A KR20140143544A KR20160047290A KR 20160047290 A KR20160047290 A KR 20160047290A KR 1020140143544 A KR1020140143544 A KR 1020140143544A KR 20140143544 A KR20140143544 A KR 20140143544A KR 20160047290 A KR20160047290 A KR 20160047290A
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Abstract

Disclosed is a manufacturing method of a nanowire array piezoelectric element, which prevents energy loss while coming in contact with an electrode. The manufacturing method of a nanowire array piezoelectric element includes: a polymer substrate generating step of generating a polymer substrate having a convex part corresponding to a concave part of a nanowire array template by injecting ultraviolet curing resin on the nanowire array template having the concave part; a separation step of separating the polymer substrate from the nanowire array template; a deposition step of depositing a piezoelectric substance on the polymer substrate; and a patterning step of generating an electrode on the piezoelectric substance and patterning the electrode.

Description

나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF NANOWIRE ARRAY PIEZOELECTRIC ELEMENT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element,

본 발명은 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element.

종래의 압전 에너지 하베스터는 부피가 크고 두꺼운 압전 물질 필름으로 제조되거나 구부러질 수 있는 캔틸레버 빔(cantilever-beam) 위에 얇게 도포된 박막 형태로 제조되었다.Conventional piezoelectric energy harvesters are made in the form of a thinly coated thin film on a cantilever-beam, which can be made from a bulky and thick piezoelectric material film or bent.

최근에는 이를 결정학적으로 잘 정렬된 나노와이어나 나노와이어 어레이로 만들어 압전성능을 향상시키고 다양한 분야에 응용하고자 하는 연구가 진행되고 있다.In recent years, researches have been made to improve the piezoelectric performance and to apply it to various fields by making nanowires or nanowire arrays which are well crystallographically aligned.

일반적으로, 나노와이어 구조의 압전 물질은 필름형태나 부피가 큰 덩어리 형태일 때보다 압전 상수가 높으며, 1차원적 구조로 인해 외부 힘의 방향에 대해 효과적으로 전기에너지의 손실을 줄이고 한 방향으로 쌍극자 모멘트를 형성시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 나노와이어 구조의 압전 물질은 같은 부피에 대해 표면적이 큰 나노구조로 센서 등의 응용분야에서 활용할 수 있다.In general, the piezoelectric material of a nanowire structure has a higher piezoelectric constant than that of a film or bulky lump, and because of its one-dimensional structure, it effectively reduces the loss of electrical energy in the direction of the external force, There is an advantage that it can be formed. In addition, the piezoelectric material of the nanowire structure can be utilized in applications such as sensors in a nanostructure having a large surface area to the same volume.

종래에는 이러한 나노와이어 압전소자를 가공하기 위해 화학적 성장방법을 사용하였지만, 나노와이어의 정렬방향, 위치, 밀도, 길이, 굵기 등을 일정하게 하기 어려운 단점이 있었으며, 시간이 오래 걸리며, 물질적 제약이 있고, 대면적에 걸쳐 생성하는데 한계가 있는 단점이 있었다.Conventionally, although a chemical growth method is used to process such a nanowire piezoelectric element, there is a disadvantage in that it is difficult to uniformize the alignment direction, the position, the density, the length, and the thickness of the nanowire, the time is long, , There is a disadvantage that there is a limit in generating over a large area.

또한, 종래에는 이러한 나노와이어 압전소자를 수직 방향 나노와이어 어레이로 구현하였으나, 한쪽 끝은 기판에 고정된 반면 다른 한쪽 끝이 고정되지 않은 형태로 성장하여 전극과의 컨택(contact) 형성에서 에너지 손실이 쉽게 일어나는 단점이 있었으며, 수평방향 나노와이어 만큼 길게 성장시키기 어렵고 부러지는 등 기계적으로 약한 단점이 있었고, 센서 등의 응용분야에 있어서 환경적 수용성이 떨어지는 단점이 있었다.In the past, such a nanowire piezoelectric device has been realized as a vertical direction nanowire array. However, one end of the nanowire is fixed to the substrate while the other end is not fixed. Thus, There is a disadvantage that it is easy to grow, and it is difficult to grow long as the horizontal direction nanowire has a disadvantage in that it is mechanically weak such as broken and the environmental acceptability is poor in application fields such as sensors.

따라서, 이러한 단점을 해결할 수 있는 연구가 필요하게 되었다.Therefore, research that can solve such shortcomings is needed.

실시 형태는 전사 방법을 통해 나노와이어의 정렬방향, 위치, 밀도, 길이, 굵기 등을 일정하게 할 수 있는 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element in which alignment directions, positions, densities, lengths, thicknesses, etc. of nanowires can be made constant through a transfer method.

실시 형태는 화학적 성장방법보다 시간이 짧게 걸리고, 물질적 제약이 없고, 대면적에 걸쳐 생성하는데 한계가 없는 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element which takes a shorter time than a chemical growth method, has no material limitation, and has no limitation in generation over a large area.

실시 형태는 전극과의 컨택 형성에서 에너지 손실이 쉽게 일어나지 않는 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element in which energy loss does not readily occur in contact formation with an electrode.

실시 형태는 길게 성장시킬 수 있고, 기계적으로 강하고, 센서 등의 응용분야에 있어서 환경적 수용성이 높은 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element which can be grown long, is mechanically strong, and has high environmental acceptability in applications such as sensors.

실시 형태에 따른 나노와이어 압전소자의 제조방법은, 나노와이어 압전소자의 제조방법에 있어서, 오목부가 형성된 나노와이어 어레이 템플릿 상에 자외선 경화수지를 주입하여 상기 오목부에 대응하는 볼록부를 갖는 폴리머 기판을 생성하는 폴리머 기판 생성단계; 상기 폴리머 기판을 상기 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 분리하는 분리단계; 상기 폴리머 기판 상에 압전 물질을 증착하는 증착단계; 및 상기 압전 물질 상에 전극을 생성하고, 상기 전극을 패터닝하는 패터닝단계; 를 포함한다.A method of manufacturing a nanowire piezoelectric element according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing a nanowire piezoelectric element comprising the steps of injecting an ultraviolet ray hardening resin onto a nanowire array template having a recess formed therein to form a polymer substrate having a convex portion corresponding to the concave portion Generating a polymer substrate; A separation step of separating the polymer substrate from the nanowire array template; A deposition step of depositing a piezoelectric material on the polymer substrate; And a patterning step of forming an electrode on the piezoelectric material, and patterning the electrode; .

여기서, 상기 증착단계는, 상기 볼록부 상에만 상기 압전 물질이 증착되도록 상기 폴리머 기판을 소정 각도 기울인 상태에서 상기 압전 물질을 증착하는 단계일 수 있다.Here, the deposition may include depositing the piezoelectric material in a state in which the polymer substrate is inclined at a predetermined angle so that the piezoelectric material is deposited only on the convex portion.

여기서, 상기 폴리머 기판 생성단계는, 상기 자외선 경화수지 상에 압력수지를 배치시키고, 상기 압력수지 상에서 상기 나노와이어 어레이 템플릿 방향으로 압력을 가하고, 상기 자외선 경화수지를 경화시켜 상기 폴리머 기판을 생성하는 단계일 수 있다.Here, the polymer substrate producing step may include the steps of disposing a pressure resin on the ultraviolet curable resin, applying pressure on the pressure resin in the direction of the nanowire array template, and curing the ultraviolet curable resin to form the polymer substrate Lt; / RTI >

한편, 실시 형태에 따른 나노와이어 압전소자의 제조방법은, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 있어서, 오목부가 형성된 나노와이어 어레이 템플릿 상에 전기도금(electroplating)을 하여 상기 오목부에 대응하는 볼록부를 갖는 금속 필름을 생성하는 금속 필름 생성단계; 상기 금속 필름을 상기 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 분리하는 분리단계; 상기 금속 필름 상에 압전 물질을 증착하는 증착단계; 상기 압전 물질이 증착된 상기 금속 필름 상에 자외선 경화수지를 주입하여 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성된 폴리머 기판을 생성하는 폴리머 기판 생성단계; 및 상기 금속 필름을 패터닝하는 패터닝단계; 를 포함한다.On the other hand, in a method of manufacturing a nanowire piezoelectric element according to an embodiment, in a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element, electroplating is performed on a nanowire array template having a recess formed therein to form a convex portion corresponding to the concave portion A metal film producing step of producing a metal film having the metal film; A separation step of separating the metal film from the nanowire array template; A deposition step of depositing a piezoelectric material on the metal film; Injecting an ultraviolet ray hardening resin onto the metal film on which the piezoelectric material is deposited to produce a polymer substrate having a concave portion corresponding to the convex portion; And a patterning step of patterning the metal film; .

여기서, 상기 증착단계는, 상기 볼록부 상에만 상기 압전 물질이 증착되도록 상기 금속 필름을 소정 각도 기울인 상태에서 상기 압전 물질을 증착하는 단계일 수 있다.Here, the deposition may include depositing the piezoelectric material in a state in which the metal film is inclined at a predetermined angle so that the piezoelectric material is deposited only on the convex portion.

여기서, 상기 금속 필름 생성 단계이전에는, 상기 나노와이어 어레이 템플릿의 볼록부 상에만 시드(seed)가 증착되도록 상기 나노와이어 어레이 템플릿을 소정 각도 기울인 상태에서 상기 시드를 증착하는 시드 증착단계; 를 더 포함할 수 있다.A seed deposition step of depositing the seed in a state in which the nanowire array template is inclined at a predetermined angle so that a seed is deposited only on a convex portion of the nanowire array template before the metal film forming step; As shown in FIG.

여기서, 상기 폴리머 기판 생성단계는, 상기 자외선 경화수지 상에 압력수지를 배치시키고, 상기 압력수지 상에서 상기 금속 필름 방향으로 압력을 가하고, 상기 자외선 경화수지를 경화시켜 상기 폴리머 기판을 생성하는 단계일 수 있다.Here, the polymer substrate producing step may be a step of placing a pressure resin on the ultraviolet curing resin, applying pressure on the pressure resin in the direction of the metallic film, and curing the ultraviolet curing resin to form the polymer substrate have.

여기서, 상기 증착단계와 상기 폴리머 기판 생성단계 사이에는, 상기 압전 물질이 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate) 및 페로브스카이트(perovskite) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 상기 금속 필름을 어닐링(annealing)하는 어닐링 단계; 를 더 포함할 수 있다.Between the deposition step and the polymer substrate production step, the piezoelectric material includes at least one of barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), and perovskite series An annealing step of annealing the metal film; As shown in FIG.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 폴리머 기판에 물리기상성장을 이용하여 압전 물질을 증착하기 때문에, 다양한 압전 물질을 이용하여 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 제조할 수 있고, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조가 간단한 방법으로 가능하기 때문에, 대면적에 걸쳐 저렴하고 빠른 방법으로 종횡비가 크고 밀도 높게 정렬된 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 대량으로 생산해 낼 수 있고, 식각 용액을 사용하지 않기 때문에, 식각 용액으로 인한 압전 소자의 압전성에 영향을 주지 않을 수 있다.According to the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, since the piezoelectric substance is deposited on the polymer substrate by using physical vapor deposition, a horizontal direction nanowire array piezoelectric element can be manufactured using various piezoelectric materials, Since the fabrication of the nanowire array piezoelectric element can be performed by a simple method, it is possible to produce a large quantity of horizontally oriented nanowire array piezoelectric elements with a large aspect ratio and a high density in a large-area inexpensive and quick manner, The piezoelectric properties of the piezoelectric element due to the etching solution may not be affected.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 압전 물질이 폴리머 기판의 볼록부 상에만 증착되기 때문에, 압전 물질이 폴리머 기판 상에 필름 형태로 증착되었을 때보다 압전 상수를 높일 수 있다.According to the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, since the piezoelectric material is deposited only on the convex portion of the polymer substrate, the piezoelectric constant can be made higher than when the piezoelectric material is deposited in the form of a film on the polymer substrate.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 자외선 경화수지 상에 압력수지를 배치시키고, 압력수지 상에서 나노와이어 어레이 템플릿 방향으로 압력을 가하기 때문에, 폴리머 기판의 볼록부가 사용자가 원하는 모양에 더욱 가깝게 생성될 수 있다. According to the manufacturing method of the nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, since the pressure resin is disposed on the ultraviolet curable resin and the pressure is applied on the pressure resin in the direction of the nanowire array template, Can be generated more closely.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 금속 필름에 물리기상성장을 이용하여 압전 물질을 증착하기 때문에, 다양한 압전 물질을 이용하여 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 제조할 수 있고, 간단한 방법으로 제조가 가능하기 때문에, 대면적에 걸쳐 저렴하고 빠른 방법으로 종횡비가 크고 밀도 높게 정렬된 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 대량으로 생산해 낼 수 있다.According to the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, a piezoelectric substance is deposited on a metal film using physical vapor deposition, so that a horizontal direction nanowire array piezoelectric element can be manufactured using various piezoelectric materials, It is possible to produce a large quantity of horizontally oriented nanowire array piezoelectric elements with a large aspect ratio and a high density in a low cost and fast manner over a large area.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 압전 물질이 금속 필름의 볼록부 상에만 증착되기 때문에, 압전 물질이 금속 필름 상에 필름 형태로 증착되었을 때보다 압전 상수를 높일 수 있다.According to the manufacturing method of the nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, since the piezoelectric material is deposited only on the convex portion of the metal film, the piezoelectric constant can be increased more than when the piezoelectric material is deposited in the form of a film on the metal film.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 폴리머 기판 상에 시드를 증착할 경우와 떼어낸 금속 필름 위에 압전 물질을 증착할 경우, 시드가 나노와이어 어레이 템플릿의 상에 필름 형태로 증착되었을 때보다 금속 필름의 모양이 사용자가 원하는 모양에 가깝게 제조될 수 있다. According to the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, when a seed is deposited on a polymer substrate and a piezoelectric material is deposited on a separated metal film, the seed is deposited on the nanowire array template in the form of a film The shape of the metal film can be made closer to the shape desired by the user.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 자외선 경화수지 상에 압력수지를 배치시키고, 압력수지 상에서 금속 필름 방향으로 압력을 가하기 때문에, 폴리머 기판의 볼록부가 사용자가 원하는 모양에 더욱 가깝게 생성될 수 있다.According to the manufacturing method of the nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, since the pressure resin is disposed on the ultraviolet curing resin and the pressure is applied in the direction of the metal film on the pressure resin, the convex portion of the polymer substrate is closer to the shape desired by the user Lt; / RTI >

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 의하면, 압전 물질이 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate) 및 페로브스카이트(perovskite) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 금속 필름을 어닐링(annealing)하기 때문에, 고온의 열처리가 필요한 압전 물질로도 나노와이어 어레이 압전소자를 제조할 수 있다. According to the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the embodiment, the piezoelectric material includes at least one of barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), and perovskite series The nanowire array piezoelectric device can be manufactured with a piezoelectric material which requires a high-temperature heat treatment because the metal film is annealed.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 7은 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 볼록부를 나타내는 전자현미경사진이다.
도 9는 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10 내지 도 18은 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 12에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 금속 필름을 나타내는 전자현미경사진이고, 도 20은 도 13에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 금속 필름이 분리된 상태를 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 21은 실시 형태에 따른 증착 단계를 설명하기 위한 일 실시예이고, 도 22는 종래의 증착 단계를 설명하기 위한 비교예이고, 도 23은 도 22의 증착 단계에 의해 형성된 시드를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 도 11에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 시드를 나타내는 전자현미경 사진이고, 도 25 및 도 26은 도 23에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 시드를 나타내는 전자현미경 사진이다.1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment.
Figs. 2 to 7 are views for explaining a method of manufacturing the nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment. Fig.
8 is an electron micrograph showing the convex portion shown in Fig.
9 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the second embodiment.
Figs. 10 to 18 are views for explaining a method of manufacturing the nanowire array piezoelectric element according to the second embodiment. Fig.
FIG. 19 is an electron microscope photograph showing the nanowire array template and the metal film shown in FIG. 12, and FIG. 20 is an electron micrograph showing a state in which the nanowire array template and the metal film shown in FIG. 13 are separated.
22 is a comparative example for describing a conventional deposition step, FIG. 23 is a view for explaining a seed formed by the deposition step of FIG. 22, FIG. to be.
FIG. 24 is an electron microscope photograph showing the nanowire array template and seed shown in FIG. 11, and FIGS. 25 and 26 are electron micrographs showing the nanowire array template and seed shown in FIG.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

본 발명에 따른 실시 형태의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments according to the present invention, in the case where an element is described as being formed on "on or under" another element, the upper (upper) or lower (lower) (On or under) all include that the two elements are in direct contact with each other or that one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

이하에서는, 도면을 참조하여 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하도록 한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

<제1 실시 형태>&Lt; First Embodiment >

도 1은 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment.

도 1을 참조하면, 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 폴리머 기판을 생성하는 폴리머 기판 생성단계(S110), 폴리머 기판을 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 분리하는 분리단계(S120) 폴리머 기판 상에 압전 물질을 증착하는 증착단계(S130) 및 전극을 패터닝하는 패터닝단계(S140)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, a polymer substrate is produced from a nanowire array template (S110), a separation step (S120) is performed to separate a polymer substrate from a nanowire array template, a deposition step of depositing a piezoelectric material on a polymer substrate (S130) for patterning the electrode and a patterning step (S140) for patterning the electrode.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7. FIG.

도 2 내지 도 7은 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.Figs. 2 to 7 are views for explaining a method of manufacturing the nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment. Fig.

먼저, 도 2를 참조하면, 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자를 제조하기 위해 나노와이어 어레이 템플릿(100)을 배치한다. 구체적으로, 나노와이어 어레이 템플릿(100)에는 오목부(110)가 형성될 수 있다. 또한, 나노와이어 어레이 템플릿(100) 상에는 산화막(120)이 형성될 수 있다. 그리고, 나노와이어 어레이 템플릿(100)은 볼록부(130)를 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 2, a nanowire array template 100 is disposed to manufacture a nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment. Specifically, the nanowire array template 100 may have a recess 110 formed therein. In addition, an oxide film 120 may be formed on the nanowire array template 100. In addition, the nanowire array template 100 may include a convex portion 130.

도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 오목부(110)가 형성된 나노와이어 어레이 템플릿(100) 상에 자외선 경화수지를 주입하여 오목부(110)에 대응하는 볼록부(210)를 갖는 폴리머 기판(200)을 생성한다.2, 3 and 5, a UV-curable resin is injected onto a nanowire array template 100 on which a concave portion 110 is formed to form a polymer having a convex portion 210 corresponding to the concave portion 110 Thereby generating the substrate 200.

구체적으로, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 오목부(110) 상에 자외선 경화수지를 스퀴징(squeezing), 주사 및 분사방식 등을 이용하여 주입할 수 있다. 그 후, 자외선 경화수지 상에 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate) 등을 포함하는 압력수지(250)를 배치시키고, 압력수지(250) 상에서 나노와이어 어레이 템플릿(100) 방향으로 롤러를 이용하여 압력을 가하여 자외선 경화수지가 오목부(110) 내에 완전히 충진되도록 한다. 자외선 경화수지가 오목부(110) 내에 완전히 충진되면, 자외선 경화수지를 경화시켜 폴리머 기판(200)을 생성할 수 있다. Specifically, the ultraviolet curing resin may be injected onto the concave portion 110 of the nanowire array template 100 using a squeezing, a scanning, and a spraying method. Thereafter, a pressure resin 250 including polycarbonate, polyethylene terephthalate or the like is placed on the ultraviolet curable resin and the pressure resin 250 is pressed on the pressure resin 250 in the direction of the nanowire array template 100 Pressure is applied using a roller so that the ultraviolet curable resin is completely filled in the concave portion 110. When the ultraviolet ray hardening resin is completely filled in the concave portion 110, the ultraviolet ray hardening resin can be cured to produce the polymer substrate 200.

도 2 및 도 4를 참조하면, 폴리머 기판(200)을 나노와이어 어레이 템플릿(100)으로부터 분리한다. 구체적으로, 폴리머 기판(200)이 생성되면, 폴리머 기판(200)을 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130)의 길이방향으로 분리시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4, the polymer substrate 200 is separated from the nanowire array template 100. Specifically, when the polymer substrate 200 is formed, the polymer substrate 200 can be separated in the longitudinal direction of the convex portion 130 of the nanowire array template 100.

이때, 도 2 및 도 5를 참조하면, 폴리머 기판(200)은 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 오목부(110)에 대응하는 볼록부(210)를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 5, the polymer substrate 200 may have a convex portion 210 corresponding to the concave portion 110 of the nanowire array template 100.

도 5 및 도 6을 참조하면, 폴리머 기판(200) 상에 압전 물질(300)을 증착한다. 구체적으로, 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에 압전 물질(300)을 물리기상성장(physical vapor deposition)을 이용하여 증착한다. 여기서, 압전 물질은 질화알루미늄(AIN) 등과 같이 열처리를 하지 않아도 되는 물질을 포함할 수 있다. 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에만 압전 물질(300)을 증착하는 방법은 이후에 자세히 설명하도록 한다Referring to FIGS. 5 and 6, a piezoelectric material 300 is deposited on a polymer substrate 200. Specifically, the piezoelectric material 300 is deposited on the convex portion 210 of the polymer substrate 200 using physical vapor deposition. Here, the piezoelectric material may include a material such as aluminum nitride (AIN) that does not require heat treatment. A method of depositing the piezoelectric material 300 only on the convex portion 210 of the polymer substrate 200 will be described in detail later

도 5 및 도 7을 참조하면, 전극(400)을 패터닝한다. 구체적으로, 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에 압전 물질(300)이 증착되면, 압전 물질(300) 상에 전극(400)을 생성하고, 생성된 전극(400)을 패터닝할 수 있다. 여기서, 전극(400)은 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 등과 같이 전극으로 쓰이는 물질을 포함한다.
Referring to FIGS. 5 and 7, the electrode 400 is patterned. More specifically, when the piezoelectric material 300 is deposited on the convex portion 210 of the polymer substrate 200, the electrode 400 may be formed on the piezoelectric material 300, and the generated electrode 400 may be patterned have. Here, the electrode 400 includes a material used as an electrode such as nickel (Ni), gold (Au), copper (Cu), or the like.

도 8은 도 6에 도시된 볼록부를 나타내는 전자현미경사진이다.8 is an electron micrograph showing the convex portion shown in Fig.

도 8에 도시된 바와 같이, 나노와이어 어레이 템플릿(100)으로부터 폴리머 기판(200)을 생성하면, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 오목부(110)에 대응하는 볼록부(210)가 형성되고, 볼록부(210) 상에는 압전 물질(300)이 증착될 수 있다.
8, when the polymer substrate 200 is formed from the nanowire array template 100, convex portions 210 corresponding to the concave portions 110 of the nanowire array template 100 are formed, The piezoelectric material 300 may be deposited on the convex portion 210.

이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법은 폴리머 기판(200)에 물리기상성장을 이용하여 압전 물질(300)을 증착하기 때문에, 다양한 압전 물질(300)을 이용하여 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 제조할 수 있고, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조가 간단한 방법으로 가능하기 때문에, 대면적에 걸쳐 저렴하고 빠른 방법으로 종횡비가 크고 밀도 높게 정렬된 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 대량으로 생산해 낼 수 있고, 식각 용액을 사용하지 않기 때문에, 식각 용액으로 인한 압전 소자의 압전성에 영향을 주지 않는 이점이 있다.As described above, in the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the first embodiment, since the piezoelectric substance 300 is deposited on the polymer substrate 200 by using physical vapor deposition, Directional nanowire array piezoelectric device can be manufactured and the manufacturing of the nanowire array piezoelectric device is possible in a simple manner, it is possible to manufacture a horizontal directional nanowire array piezoelectric device having a high aspect ratio and a high density in a large- Can be produced in large quantities. Since the etching solution is not used, there is an advantage that the piezoelectricity of the piezoelectric element due to the etching solution is not affected.

또한, 압전 물질(300)이 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에만 증착되기 때문에, 압전 물질(300)이 폴리머 기판(200) 상에 필름 형태로 증착되었을 때보다 압전 상수를 높일 수 있는 이점이 있다.Since the piezoelectric material 300 is deposited only on the convex portion 210 of the polymer substrate 200, it is possible to increase the piezoelectric constant more than when the piezoelectric material 300 is deposited on the polymer substrate 200 in the form of a film There is an advantage.

그리고 자외선 경화수지 상에 압력수지(250)를 배치시키고, 압력수지(250) 상에서 나노와이어 어레이 템플릿(100) 방향으로 압력을 가하기 때문에, 폴리머 기판(200)의 볼록부(210)가 사용자가 원하는 모양에 더욱 가깝게 생성될 수 있는 이점이 있다.
Since the pressure resin 250 is disposed on the ultraviolet ray hardening resin and the pressure is applied on the pressure resin 250 in the direction of the nanowire array template 100, the convex portion 210 of the polymer substrate 200 There is an advantage that it can be generated closer to the shape.

<제2 실시 형태>&Lt; Second Embodiment >

도 9는 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 제2 실시 형태에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 제1 실시 형태에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.9 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to the second embodiment. In the second embodiment, in order to avoid redundant description, description of the same components as those described in the first embodiment will be omitted.

도 9를 참조하면, 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법은 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 금속 필름을 생성하는 생성단계(S210), 금속 필름을 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 분리하는 분리단계(S220), 금속 필름에 압전 물질을 증착하는 증착단계(S230), 금속 필름을 어닐링하는 어닐링 단계(S240), 금속 필름으로부터 폴리머 기판을 생성하는 폴리머 기판 생성단계(S250) 및 전극을 패터닝하는 패터닝단계(S260)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 9, a method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element according to a second embodiment includes a producing step S210 of producing a metal film from a nanowire array template, a separating step of separating the metal film from the nanowire array template (S230) for depositing a piezoelectric material on the metal film, an annealing step (S240) for annealing the metal film, a polymer substrate producing step (S250) for producing a polymer substrate from the metal film, and a patterning step (S260).

이하에서는 도 10 내지 도 18을 참조하여 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a manufacturing method of the nanowire array piezoelectric element according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 18. FIG.

도 10 내지 도 18은 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.Figs. 10 to 18 are views for explaining a method of manufacturing the nanowire array piezoelectric element according to the second embodiment. Fig.

먼저, 도 10을 참조하면, 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자를 제조하기 위해 패턴(110)이 형성된 나노와이어 어레이 템플릿(100)을 배치한다.10, a nanowire array template 100 on which a pattern 110 is formed is disposed to manufacture a nanowire array piezoelectric element according to the second embodiment.

도 10, 도 11, 도 12 및 도 14를 참조하면, 오목부(110)가 형성된 나노와이어 어레이 템플릿(100) 상에 전기도금(electroplating)을 하여 오목부(110)에 대응하는 볼록부(520)를 갖는 금속 필름(500)을 생성한다. 10, 11, 12, and 14, electroplating is performed on the nanowire array template 100 on which the concave portion 110 is formed to form convex portions 520 corresponding to the concave portions 110 ). &Lt; / RTI &gt;

구체적으로, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에 시드(seed)(510)를 증착한다. 여기서, 시드(510)는 전도성을 갖는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 등의 금속 물질을 포함할 수 있다. 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)를 증착하는 방법은 이후에 자세히 설명하도록 한다Specifically, a seed 510 is deposited on the convex portion 130 of the nanowire array template 100. Here, the seed 510 may include metal materials such as chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au) A method of depositing the seed 510 only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 will be described in detail later

또한, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 오목부(110) 상 및 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에 전기도금을 이용하여 금속 필름(500)을 생성한다. 여기서, 금속 필름(500)은 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 등의 전기도금이 가능한 물질을 포함할 수 있다. The metal film 500 is also formed by electroplating on the concave portion 110 of the nanowire array template 100 and on the convex portion 130 of the nanowire array template 100. Here, the metal film 500 may include electroplating materials such as nickel (Ni), gold (Au), and copper (Cu).

도 10 및 도 13를 참조하면, 금속 필름(500)을 나노와이어 어레이 템플릿(100)으로부터 분리한다. 구체적으로, 금속 필름(500)이 생성되면, 금속 필름(500)을 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130)의 길이방향으로 분리시킬 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 13, the metal film 500 is separated from the nanowire array template 100. Specifically, when the metal film 500 is formed, the metal film 500 can be separated in the longitudinal direction of the convex portion 130 of the nanowire array template 100.

이때, 도 10, 도 11 및 도 14를 참조하면, 금속 필름(500)은 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 오목부(110)에 대응하는 볼록부(520)를 가질 수 있다. 또한, 금속 필름(500)에는 오목부(530)이 형성될 수 있다. 여기서, 시드(510)는 습식 식각 공정에 의해 식각될 수 있다.Referring to FIGS. 10, 11 and 14, the metal film 500 may have a convex portion 520 corresponding to the concave portion 110 of the nanowire array template 100. Also, the metal film 500 may be formed with a recess 530. Here, the seed 510 may be etched by a wet etching process.

도 14 및 도 15를 참조하면, 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에 압전 물질(300)을 증착한다. 여기서, 압전 물질(300)은 질화알루미늄(AIN), 산화아연(ZnO), 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate), 페로브스카이트(perovskite) 계열 등을 포함할 수 있다. 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에만 압전 물질(300)을 증착하는 방법은 이후에 자세히 설명하도록 한다Referring to FIGS. 14 and 15, a piezoelectric material 300 is deposited on the convex portion 520 of the metal film 500. Here, the piezoelectric material 300 includes an aluminum nitride (AIN), a zinc oxide (ZnO), a barium titanate (BaTiO 3 ), a lead zirconate titanate (PZT), a perovskite can do. A method of depositing the piezoelectric material 300 only on the convex portion 520 of the metal film 500 will be described in detail later

도 15 및 도 16을 참조하면, 금속 필름(500)을 어닐링한다. 구체적으로, 압전 물질(300)이 증착되면, 금속 필름(500)을 어닐링(annealing)한다. 여기서, 어닐링 단계는 압전 물질(300)이 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산 지르콘산 연(PZT) 및 페로브스카이트 계열 중 적어도 하나를 포함할 때 수행하는 단계일 수 있다. 여기서, 페로브스카이트 계열은 열처리를 통해 압전성을 발현할 수 있는 물질이다.15 and 16, the metal film 500 is annealed. Specifically, when the piezoelectric material 300 is deposited, the metal film 500 is annealed. Here, the annealing step may be a step performed when the piezoelectric material 300 comprises a barium titanate (BaTiO 3), titanate zirconate year (PZT), and at least one of Fe lobe Sky bit series. Here, the perovskite series is a material capable of manifesting piezoelectricity through heat treatment.

여기서, 금속 필름은 O2 분위기로 450°C 이상의 고온에서 어닐링을 하는 경우, 금속 필름의 산화가 일어날 수 있다. 또한, 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 각각의 물질을 포함하는 금속 필름으로 실험한 결과, 구리(Cu)를 포함하는 금속 필름의 산화가 니켈(Ni)을 포함하는 금속 필름 및 금(Au)을 포함하는 금속 필름에 비해 산화가 잘 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 산화로 인해 금속 필름이 재가 되면, 이후 단계를 진행할 수 없게 된다. 따라서, 금속 필름은 N2 분위기로 어닐링하거나 진공에서 어닐링할 수 있다.Here, when the metal film is annealed at a high temperature of 450 ° C or higher in an O 2 atmosphere, oxidation of the metal film may occur. As a result of experimenting with a metal film containing each of nickel (Ni), gold (Au) and copper (Cu), it was found that oxidation of the metal film containing copper (Cu) And gold (Au). If the metal film becomes ashes due to such oxidation, the subsequent steps can not be performed. Therefore, the metal film can be annealed in an N 2 atmosphere or annealed in a vacuum.

도 14 내지 도 18을 참조하면, 압전 물질(300, 350)이 증착된 금속 필름(500) 상에 자외선 경화수지를 주입하여 볼록부(520)에 대응하는 오목부(220)가 형성된 폴리머 기판(200)을 생성한다. 여기서, 구체적으로, 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에 자외선 경화수지를 주입하고, 자외선 경화수지 상에 압력수지(250)를 배치시키고, 압력수지(250) 상에서 금속 필름(500) 방향으로 롤러를 이용하여 압력을 가하여 자외선 경화수지가 오목부(530) 내에 완전히 충진되도록 한다. 자외선 경화수지가 오목부(530) 내에 완전히 충진되면, 자외선 경화수지를 경화시켜 폴리머 기판(200)을 생성할 수 있다.14 to 18, an ultraviolet curing resin is injected onto the metal film 500 on which the piezoelectric materials 300 and 350 are deposited to form a concave portion 220 corresponding to the convex portion 520, 200). Specifically, the ultraviolet curing resin is injected onto the convex portion 520 of the metal film 500, the pressure resin 250 is placed on the ultraviolet curing resin, and the metal film 500 is formed on the pressure resin 250. [ Pressure is applied by using a roller in the direction of the surface of the concave portion 530 to completely fill the concave portion 530 with the ultraviolet cured resin. When the ultraviolet ray hardening resin is completely filled in the concave portion 530, the ultraviolet ray hardening resin can be hardened to produce the polymer substrate 200.

도 18을 참조하면, 폴리머 기판(200)이 생성되면, 금속 필름(500)을 패터닝한다. 이때, 어닐링된 압전 물질(350)은 폴리머 기판(200)의 오목부(220) 내에 배치되기 때문에, 전체적으로 패시베이션(passivation)될 수 있는 이점이 있다. 여기서, 어닐링된 압전 물질(350)은 패터닝된 금속 필름(500)에 의해 추가적으로 외부로부터 차단될 수 있다. 따라서, 금속 필름(500)은 어닐링된 압전 물질(350)을 외부로부터 보호하는 패시베이션 막 역할도 할 수 있다.
Referring to FIG. 18, when the polymer substrate 200 is formed, the metal film 500 is patterned. At this time, since the annealed piezoelectric material 350 is disposed in the concave portion 220 of the polymer substrate 200, there is an advantage that it can be entirely passivated. Here, the annealed piezoelectric material 350 may be additionally shielded from the outside by the patterned metal film 500. Accordingly, the metal film 500 may also serve as a passivation film for protecting the annealed piezoelectric material 350 from the outside.

도 19는 도 12에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 금속 필름을 나타내는 전자현미경사진이고, 도 20은 도 13에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 금속 필름이 분리된 상태를 나타내는 전자현미경 사진이다.FIG. 19 is an electron microscope photograph showing the nanowire array template and the metal film shown in FIG. 12, and FIG. 20 is an electron micrograph showing a state in which the nanowire array template and the metal film shown in FIG. 13 are separated.

도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 금속 필름(500)은 전기도금을 이용하여 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 오목부(110)에 대응하는 볼록부(520)를 가질 수 있다. 또한, 금속 필름(500)은 나노와이어 어레이 템플릿(100)으로부터 분리될 수 있다.
19 and 20, the metal film 500 may have a convex portion 520 corresponding to the concave portion 110 of the nanowire array template 100 using electroplating. In addition, the metal film 500 can be separated from the nanowire array template 100.

이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법은 금속 필름(500)에 물리기상성장을 이용하여 압전 물질(300)을 증착하기 때문에, 다양한 압전 물질(300)을 이용하여 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 제조할 수 있고, 간단한 방법으로 제조가 가능하기 때문에, 대면적에 걸쳐 저렴하고 빠른 방법으로 종횡비가 크고 밀도 높게 정렬된 수평방향 나노와이어 어레이 압전소자를 대량으로 생산해 낼 수 있는 이점이 있다.As described above, in the method of manufacturing a nanowire array piezoelectric device according to the second embodiment, since the piezoelectric material 300 is deposited on the metal film 500 using physical vapor deposition, the piezoelectric material 300 can be horizontally Directional nanowire array piezoelectric elements can be manufactured and manufactured by a simple method. Therefore, it is possible to produce large-scale horizontal nanowire array piezoelectric elements with a large aspect ratio and a high density in a low cost and fast manner over a large area There is an advantage.

또한, 압전 물질(300)이 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에만 증착되기 때문에, 압전 물질(300)이 금속 필름(500) 상에 필름 형태로 증착되었을 때보다 압전 상수를 높일 수 있는 이점이 있다.Since the piezoelectric material 300 is deposited only on the convex portion 520 of the metal film 500, it is possible to increase the piezoelectric constant more than when the piezoelectric material 300 is deposited in the form of a film on the metal film 500 There is an advantage.

또한, 폴리머 기판(200) 상에 시드(510)를 증착할 경우와 떼어낸 금속 필름(500) 위에 압전 물질(300)을 증착할 경우, 시드(510)가 나노와이어 어레이 템플릿(100) 상에 필름 형태로 증착되었을 때보다 금속 필름(500)의 모양이 사용자가 원하는 모양에 가깝게 제조될 수 있는 이점이 있다.When the seed 510 is deposited on the polymer substrate 200 and the piezoelectric material 300 is deposited on the separated metal film 500, the seed 510 is deposited on the nanowire array template 100 There is an advantage that the shape of the metal film 500 can be made closer to the shape desired by the user than when the metal film 500 is deposited in the form of a film.

또한, 자외선 경화수지 상에 압력수지(250)를 배치시키고, 압력수지(250) 상에서 금속 필름(500) 방향으로 압력을 가하기 때문에, 폴리머 기판(200)의 볼록부(210)가 사용자가 원하는 모양에 더욱 가깝게 생성될 수 있는 이점이 있다.Since the pressure resin 250 is disposed on the ultraviolet curing resin and the pressure is applied on the pressure resin 250 in the direction of the metal film 500, the convex portion 210 of the polymer substrate 200 is formed in a shape Can be generated more closely.

그리고, 압전 물질(300)이 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산 지르콘산 연(PZT) 및 페로브스카이트 계열 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 금속 필름(500)을 어닐링(annealing)하기 때문에, 고온의 열처리가 필요한 압전 물질로도 나노와이어 어레이 압전소자를 제조할 수 있는 이점이 있다.
When the piezoelectric material 300 includes at least one of barium titanate (BaTiO 3 ), titanic acid zirconate oxide (PZT), and perovskite series, since the metal film 500 is annealed, There is an advantage that a nanowire array piezoelectric element can be manufactured using a piezoelectric material requiring heat treatment of the nanowire array.

도 21은 실시 형태에 따른 증착 단계를 설명하기 위한 일 실시예이고, 도 22는 종래의 증착 단계를 설명하기 위한 비교예이고, 도 23은 도 22의 증착 단계에 의해 형성된 시드를 설명하기 위한 도면이다.22 is a comparative example for describing a conventional deposition step, FIG. 23 is a view for explaining a seed formed by the deposition step of FIG. 22, FIG. to be.

실시 형태에 따른 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에만 압전 물질(300)이 증착되고, 도 11에 도시된 바와 같이, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)가 증착되고, 도 15에 도시된 바와 같이, 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에만 압전 물질(300)이 증착되도록 할 수 있다. 6, the piezoelectric material 300 is deposited only on the convex portion 210 of the polymer substrate 200, and the piezoelectric material 300 is deposited on the convex portion 210 of the polymer substrate 200 as shown in FIG. 11, The seed 510 is deposited only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 and the piezoelectric material 300 is formed only on the convex portion 520 of the metal film 500, Can be deposited.

대표적으로 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)를 증착하는 방법을 도 10 및 도 21을 참조하여 설명하면, 실시 형태에 따른 증착 단계는 나노와이어 어레이 템플릿(100)이 소정 각도 기울어진 형태로 진행된다. 여기서, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)가 증착되도록, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 표면과 증착선(50)이 이루는 소정 각도는 0°~90°사이(0°, 90°제외)일 수 있다. 따라서, 나노와이어 어레이 템플릿(100)이 소정 각도 기울어진 상태로 증착 단계가 진행되기 때문에, 도 11에 도시된 바와 같이, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)가 증착될 수 있다. A method of depositing the seed 510 only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 will now be described with reference to FIGS. 10 and 21. The deposition step according to the embodiment is performed using the nanowire array template 100 ) Is inclined at a predetermined angle. The predetermined angle formed between the surface of the nanowire array template 100 and the deposition line 50 so that the seed 510 is deposited only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 is 0 to 90 (Except 0 ° and 90 °). 11, only the seed 510 is formed on the convex portion 130 of the nanowire array template 100, because the deposition step is performed with the nanowire array template 100 inclined at a predetermined angle, Can be deposited.

반면, 도 10 및 도 22를 참조하면, 종래의 증착 단계는 나노와이어 어레이 템플릿(100)이 기울어지지 않은 상태로 진행된다. 즉 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 표면과 증착선(50)이 이루는 각도는 90°일 수 있다. 따라서, 도 23에 도시된 바와 같이, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 뿐만 아니라 오목부(110) 내에도 시드(510)가 증착된다.On the other hand, referring to FIGS. 10 and 22, the conventional deposition step proceeds with the nanowire array template 100 in an un-tilted state. That is, the angle formed by the surface of the nanowire array template 100 and the deposition line 50 may be 90 °. 23, the seed 510 is deposited not only in the convex portion 130 of the nanowire array template 100 but also in the concave portion 110 as well.

여기서, 대표적으로 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)를 증착하는 방법을 설명하였지만, 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에만 압전 물질(300)을 증착하는 방법 및 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에만 압전 물질(300)을 증착하는 방법은 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)를 증착하는 방법과 크게 다르지 않기 때문에, 당업자라면 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)를 증착하는 방법을 가지고 폴리머 기판(200)의 볼록부(210) 상에만 압전 물질(300)을 증착하는 방법 및 금속 필름(500)의 볼록부(520) 상에만 압전 물질(300)을 증착하는 방법을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
The method of depositing the seed 510 only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 has been described. However, when the piezoelectric material 300 is formed only on the convex portion 210 of the polymer substrate 200 A method of depositing the piezoelectric material 300 only on the convex portion 520 of the metal film 500 is a method of depositing the seed 510 only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 A person of ordinary skill in the art will understand that the method of depositing the seed 510 only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 and that the piezoelectric material 300 only on the convex portion 210 of the polymer substrate 200 ) And a method of depositing the piezoelectric material 300 only on the convex portion 520 of the metal film 500 will be easily understood.

도 24는 도 11에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 시드를 나타내는 전자현미경 사진이고, 도 25 및 도 26은 도 23에 도시된 나노와이어 어레이 템플릿과 시드를 나타내는 전자현미경 사진이다.FIG. 24 is an electron microscope photograph showing the nanowire array template and seed shown in FIG. 11, and FIGS. 25 and 26 are electron micrographs showing the nanowire array template and seed shown in FIG.

도 24에 도시된 바와 같이, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상에만 시드(510)가 증착됐음을 확인할 수 있다.It can be confirmed that the seed 510 is deposited only on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 as shown in FIG.

또한, 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 나노와이어 어레이 템플릿(100)의 볼록부(130) 상 및 오목부(110) 내에 시드(510)가 증착됐음을 확인할 수 있다.
25 and 26, it can be confirmed that the seed 510 is deposited on the convex portion 130 of the nanowire array template 100 and in the concave portion 110.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

100: 나노와이어 어레이 템플릿
200: 폴리머 기판
300: 압전 물질
400: 전극
100: Nanowire Array Template
200: Polymer substrate
300: piezoelectric material
400: electrode

Claims (8)

나노와이어 압전소자의 제조방법에 있어서,
오목부가 형성된 나노와이어 어레이 템플릿 상에 자외선 경화수지를 주입하여 상기 오목부에 대응하는 볼록부를 갖는 폴리머 기판을 생성하는 폴리머 기판 생성단계;
상기 폴리머 기판을 상기 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 분리하는 분리단계;
상기 폴리머 기판 상에 압전 물질을 증착하는 증착단계; 및
상기 압전 물질 상에 전극을 생성하고, 상기 전극을 패터닝하는 패터닝단계; 를 포함하는, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법. A method of manufacturing a nanowire piezoelectric element,
A polymer substrate producing step of injecting an ultraviolet ray hardening resin onto a nanowire array template having a concave portion to produce a polymer substrate having a convex portion corresponding to the concave portion;
A separation step of separating the polymer substrate from the nanowire array template;
A deposition step of depositing a piezoelectric material on the polymer substrate; And
A patterning step of forming an electrode on the piezoelectric material and patterning the electrode; Wherein the nanowire array piezoelectric element comprises a plurality of nanowires. 제1항에 있어서,
상기 증착단계는,
상기 볼록부 상에만 상기 압전 물질이 증착되도록 상기 폴리머 기판을 소정 각도 기울인 상태에서 상기 압전 물질을 증착하는 단계인, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the depositing comprises:
And depositing the piezoelectric material in a state in which the polymer substrate is inclined at a predetermined angle so that the piezoelectric material is deposited only on the convex portion. 제1항에 있어서,
상기 폴리머 기판 생성단계는,
상기 자외선 경화수지 상에 압력수지를 배치시키고, 상기 압력수지 상에서 상기 나노와이어 어레이 템플릿 방향으로 압력을 가하고, 상기 자외선 경화수지를 경화시켜 상기 폴리머 기판을 생성하는 단계인, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the polymer substrate-
Placing a pressure resin on the ultraviolet curable resin, applying pressure on the pressure resin in the direction of the nanowire array template, and curing the ultraviolet curable resin to produce the polymer substrate. Way. 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법에 있어서,
오목부가 형성된 나노와이어 어레이 템플릿 상에 전기도금(electroplating)을 하여 상기 오목부에 대응하는 볼록부를 갖는 금속 필름을 생성하는 금속 필름 생성단계;
상기 금속 필름을 상기 나노와이어 어레이 템플릿으로부터 분리하는 분리단계;
상기 금속 필름 상에 압전 물질을 증착하는 증착단계;
상기 압전 물질이 증착된 상기 금속 필름 상에 자외선 경화수지를 주입하여 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성된 폴리머 기판을 생성하는 폴리머 기판 생성단계; 및
상기 금속 필름을 패터닝하는 패터닝단계; 를 포함하는, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.A method of manufacturing a nanowire array piezoelectric element,
A metal film producing step of performing electroplating on a nanowire array template having a concave portion formed to produce a metal film having a convex portion corresponding to the concave portion;
A separation step of separating the metal film from the nanowire array template;
A deposition step of depositing a piezoelectric material on the metal film;
Injecting an ultraviolet ray hardening resin onto the metal film on which the piezoelectric material is deposited to produce a polymer substrate having a concave portion corresponding to the convex portion; And
A patterning step of patterning the metal film; Wherein the nanowire array piezoelectric element comprises a plurality of nanowires. 제4항에 있어서,
상기 증착단계는,
상기 볼록부 상에만 상기 압전 물질이 증착되도록 상기 금속 필름을 소정 각도 기울인 상태에서 상기 압전 물질을 증착하는 단계인, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the depositing comprises:
And depositing the piezoelectric material in a state in which the metal film is inclined at a predetermined angle so that the piezoelectric material is deposited only on the convex portion. 제4항에 있어서,
상기 금속 필름 생성 단계이전에는,
상기 나노와이어 어레이 템플릿의 볼록부 상에만 시드(seed)가 증착되도록 상기 나노와이어 어레이 템플릿을 소정 각도 기울인 상태에서 상기 시드를 증착하는 시드 증착단계; 를 더 포함하는, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.5. The method of claim 4,
Before the metal film production step,
A seed deposition step of depositing the seed in a state in which the nanowire array template is inclined at a predetermined angle so that a seed is deposited only on a convex portion of the nanowire array template; Further comprising the steps of: 제4항에 있어서,
상기 폴리머 기판 생성단계는,
상기 자외선 경화수지 상에 압력수지를 배치시키고, 상기 압력수지 상에서 상기 금속 필름 방향으로 압력을 가하고, 상기 자외선 경화수지를 경화시켜 상기 폴리머 기판을 생성하는 단계인, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the polymer substrate-
Placing a pressure resin on the ultraviolet curable resin, applying pressure on the pressure resin in the direction of the metallic film, and curing the ultraviolet curable resin to produce the polymer substrate. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착단계와 상기 폴리머 기판 생성단계 사이에는,
상기 압전 물질이 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate) 및 페로브스카이트(perovskite) 계열 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 상기 금속 필름을 어닐링(annealing)하는 어닐링 단계; 를 더 포함하는, 나노와이어 어레이 압전소자의 제조방법.8. The method according to any one of claims 4 to 7,
Between the deposition step and the polymer substrate production step,
When the piezoelectric material of barium titanate including (BaTiO 3), titanate zirconate year (PZT, lead zirconate titanate) and perovskite (perovskite) at least one of the series, an annealing step of annealing (annealing) the metal film ; Further comprising the steps of:
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