KR20160149962A - 금속 나노선 패턴 제조방법 - Google Patents

금속 나노선 패턴 제조방법 Download PDF

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KR20160149962A
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이태우
민성용
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

금속 나노선 패턴 제조방법을 제공한다. 금속 나노선 패턴 제조방법은 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터를 이용하여 제작된 유기 나노선을 템플릿으로 사용하여, 이 위에 금속층을 도금함으로써, 금속 나노선을 원하는 모양으로 형성하는 방법이다. 따라서, 금속 나노선을 다양한 패턴으로 대면적에서 형성하고, 이를 전극이나 전자 소자에 적용할 수 있다.

Description

금속 나노선 패턴 제조방법{Method for fabricating metal nanowire pattern}
본 발명은 금속 나노선 패턴 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 나노 템플릿을 이용한 저온 공정 기반 대면적 금속 나노선 패턴 제조방법에 관한 것이다.
언제 어디서나 정보를 접할 수 있는(유비쿼터스) 미래의 정보화 사회에서는 ‘입는 컴퓨터’와 ‘유연한 디스플레이(flexible display)’를 통해 사람들이 접하거나 처리할 수 있는 정보의 양들이 한층 늘어날 것이다. 또한, 인간 사이의 커뮤니케이션 채널이 더욱 다양해짐에 따라, 보다 폭넓고 긴밀한 글로벌화가 이루어질 것으로 예상된다. 보다 작고 뛰어난 성능을 갖는 전자 소자들에 대한 요구가 늘어남에 따라 나노 크기의 전자 소자에 대한 관심도 높아져왔다. 이에 따라, 금속 나노선을 이용한 투명 전극이나, 배선을 개발하고자 하는 연구들이 활발히 진행되었다.
금속 나노선을 만드는 가장 대표적인 방법은 용액합성법(Solution phase synthesis)을 통해 용액 내에서 분산된 형태의 나노선을 합성하는 방법이다. 용액합성법을 통해 합성된 금속 나노선을 기판 위로 전사 및 정렬하여 투명 전극과 이를 이용한 전자 소자를 제작할 수 있다.
상기 공정들은 다음의 문제점들을 가진다:
1) 상기 공정을 통해 제조되는 나노선은 용액 내에 분산된 형태로 얻어지기 때문에, 나노선을 전극이나 배선으로 이용하기 위해서는 기판 위로 나노선을 전사하는 과정이 필요하다.
2) 용액합성을 통해 제조된 나노선은 길이가 수십 마이크로미터로 매우 짧고, 나노선을 개별적으로 제어하기가 어렵기 때문에, 단일 나노선을 이용한 전극이나 배선 제작이 불가능하다.
3) 용액합성이 아닌, 별도의 전기방사 (electrospinning), 잉크젯프린팅 (ink-jet printing) 등의 방법을 통해 제작되는 금속 나노선은 300 ℃ 이상의 고온 열처리 공정이나, 진공 공정이 필요하기 때문에, 플라스틱 기판 위에서는 제조가 어렵다.
따라서, 요구되는 것은 위치 및 방향을 정확히 조절하고, 열처리나 진공 공정 없이도 대면적으로 금속 나노선 패턴을 만들 수 있는 방법이다.
Lee, J.-Y., Connor, S. T., Cui, Y. & Peumans, P. Nano Lett. 8, 689-692 (2008)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 나노 템플릿을 이용한 저온 공정 기반 대면적 금속 나노선 패턴 제조방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 금속 나노선 패턴 제조방법을 제공한다. 상기 금속 나노선 패턴 제조방법은 증류수 또는 유기 용매에 유기 고분자가 용해된 유기 고분자 용액을 준비하는 단계, 기판 상에 상기 유기 고분자 용액을 적하하여 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 단계, 상기 유기 나노선 패턴을 금속전구체 용액에 담궈서 금속 전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성하는 단계, 상기 금속전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 환원제와 반응시켜서 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성하는 단계 및 상기 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 금속전구체/환원제 혼합 용액에 담궈서 금속 나노선 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 고분자는 폴리비닐피리딘, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리스티렌, 폴리카프로락톤, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리이미드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리아닐린, 폴리비닐클로라이드, 나일론, 폴리(아크릴산), 폴리(클로로 스티렌), 폴리(디메틸 실록산), 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 술폰), 폴리(알킬 아크릴레이트), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리(에틸 비닐 아세테이트), 폴리(비닐피리틴-co-스티렌), 폴리(에틸-co-비닐 아세테이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(락트산-co-글리콜산), 폴리(메타크릴산)염, 폴리(메틸 스티렌), 폴리(스티렌 술폰산)염, 폴리(스티렌 술포닐 플루오라이드), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-co-부타디엔), 폴리(스티렌-co-디비닐 벤젠), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리락타이드, 폴리(비닐 알콜), 폴리아크릴아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보네이트, 폴리(디메틸실록산-co-폴리에틸렌옥사이드), 폴리(에테르에테르케톤), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리이소프렌, 폴리락타이드, 폴리프로필렌, 폴리술폰, 폴리우레탄, 폴리(비닐피로리돈), 폴리(페닐렌 비닐렌), 폴리(비닐 카바졸) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 고분자 용액을 준비하는 단계는 상기 유기 고분자가 상기 증류수 또는 유기 용매에 3 중량% 내지 40 중량%의 농도가 되도록 용해하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 단계는, 상기 기판으로부터 수직으로 10 ㎛ 내지 20 mm 떨어진 지점에서 전압이 인가된 노즐에서 상기 유기 고분자 용액이 토출되어 상기 기판으로 적하하면서 상기 기판 또는 상기 노즐이 이동되며 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속전구체 용액은 증류수 또는 유기 용매에 제1 금속전구체가 용해된 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 금속전구체는 구리 전구체, 타이타늄 전구체, 알루미늄 전구체, 은 전구체, 백금 전구체, 니켈 전구체 및 금 전구체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 전구체 용액은 상기 제1 금속전구체가 상기 증류수 또는 유기 용매에 0.01 중량% 내지 5 중량%의 농도로 용해된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환원제는 하이드라진, 하이드록실아민, 과산화수소, 하이드로퀴논, 메르캅토 아세트산, 시트르산나트륨 및 수소화붕소나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속전구체/환원제 혼합 용액은 증류수 또는 유기 용매에 제2 금속전구체와 환원제가 용해된 것일 수 있다.
또한, 제2 금속전구체는 구리 전구체, 타이타늄 전구체, 알루미늄 전구체, 은 전구체, 백금 전구체, 니켈 전구체 및 금 전구체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속전구체/환원제 혼합 용액은 상기 제2 금속전구체와 환원제가 10:90 내지 40:60 의 몰비로, 상기 증류수 또는 유기 용매에 0.01 부피% 내지 10 부피%의 농도로 용해된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터를 이용하여 제작된 유기 나노선 패턴을 템플릿으로 사용하여, 이 위에 금속층을 도금함으로써, 금속 나노선을 원하는 모양으로 형성하는 방법을 개발하였다.
따라서, 금속 나노선을 다양한 패턴으로 대면적에서 형성하고, 이를 전극이나 전자 소자에 적용할 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노선 패턴 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선 패턴을 나타낸 이미지이다.
도 3은 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선의 직경 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 대면적 금 나노선 어레이를 나타낸 이미지이다.
도 5는 금 나노선의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노선 패턴 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노선 패턴 제조방법은 유기 고분자 용액을 준비하는 단계(S110), 정렬된 유기 나노선 패턴을 제조하는 단계(S120), 금속 전구체 용액을 준비하는 단계(S130), 금속전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성하는 단계(S140), 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성하는 단계(S150), 금속전구체/환원제 혼합 용액을 준비하는 단계(S160) 및 금속 나노선 패턴을 형성하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
먼저, 유기 고분자 용액을 준비한다(S110). 이때의 유기 고분자 용액은 증류수 또는 유기 용매에 유기 고분자가 용해된 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 다이클로로메탄, 스티렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 테트라하이드로퓨란, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센, 2-메톡시에탄올, 에탄올아민, 아세토니트릴, 부틸알콜, 이소프로필알콜, 에탄올, 메탄올, 아세톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 유기 고분자는 폴리비닐피리딘 (P4VP), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리스티렌(PS), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리이미드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 폴리아닐린(PANI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 나일론, 폴리(아크릴산), 폴리(클로로 스티렌), 폴리(디메틸 실록산), 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 술폰), 폴리(알킬 아크릴레이트), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리(에틸 비닐 아세테이트), 폴리(비닐피리틴-co-스티렌), 폴리(에틸-co-비닐 아세테이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(락트산-co-글리콜산), 폴리(메타크릴산)염, 폴리(메틸 스티렌), 폴리(스티렌 술폰산)염, 폴리(스티렌 술포닐 플루오라이드), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-co-부타디엔), 폴리(스티렌-co-디비닐 벤젠), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리락타이드, 폴리(비닐 알콜), 폴리아크릴아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보네이트, 폴리(디메틸실록산-co-폴리에틸렌옥사이드), 폴리(에테르에테르케톤), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리이소프렌, 폴리락타이드, 폴리프로필렌, 폴리술폰, 폴리우레탄, 폴리(비닐피로리돈), 폴리(페닐렌 비닐렌), 폴리(비닐 카바졸) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유기 고분자 용액을 준비하는 단계는 상기 유기 고분자가 상기 증류수 또는 유기 용매에 3 중량% 내지 40 중량%의 농도가 되도록 용해하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 만일 유기 고분자가 3 중량% 미만의 농도로 용해될 경우, 용액의 점도가 너무 낮아서, 이후 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 과정에서 나노선 패턴이 제대로 형성되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일, 유기 고분자가 40 중량%을 초과하는 농도로 용해될 경우, 용액의 점도가 너무 높아서, 나노선의 직경이 너무 굵어지거나, 노즐을 통해 유기 고분자 용액이 토출되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
그 다음에, 정렬된 유기 나노선 패턴을 제조한다(S120). 이때 제조된 정렬된 유기 나노선 패턴은 본 발명 금속 나노선 패턴을 형성하기 위한 템플릿 역할을 한다.
예를 들어, 기판 상에 상기 유기 고분자 용액을 적하하여 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성할 수 있다.
보다 구체적인 예로, 상기 기판으로부터 수직으로 10 ㎛ 내지 20 mm 떨어진 지점에서 전압이 인가된 노즐에서 상기 유기 고분자 용액이 토출되어 상기 기판으로 적하하면서 상기 기판 또는 상기 노즐이 이동되며 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기 고분자 용액이 적하되는 거리가 기판으로부터 멀수록, 상기 유기 고분자 용액이 적하되면서 정렬되는 나노선의 수평 방향으로의 속도가 증가하게 되어 나노선이 휘어질 가능성이 높아진다. 따라서, 나노선이 교란되어, 나노선을 원하는 방향으로 또는 평행하게 정렬하기가 어렵다. 그러나, 본 발명은 상기 기판으로부터 10 ㎛ 내지 20 ㎜ 범위의 거리에서 상기 유기 고분자 용액을 적하함으로써, 나노선의 휘어짐 현상을 억제하고, 원하는 방향으로 나노선을 정렬할 수 있다.
한편, 이러한 유기 나노선 패턴을 형성하는 단계는 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터를 이용하여 형성할 수 있다.
전기장 보조 로보틱 노즐 프린터를 이용하여 실시되는 경우를 설명하면,
이때의 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터는
i) 유기 고분자 용액을 수용하는 용액 저장 장치;
ii) 상기 용액 저장 장치로부터 공급받은 용액을 토출하는 노즐 장치;
iii) 상기 용액 저장 장치에 연결되어 상기 용액 저장 장치 내의 상기 유기 고분자 용액을 일정한 속도로 토출 시키는 토출 조절기;
iv) 상기 노즐에 고전압을 인가하는 전압 인가 장치;
v) 상기 기판을 고정하는 콜렉터;
vi) 상기 콜렉터를 수평 방향으로 이동시키는 로봇 스테이지;
vii) 상기 노즐을 수직방향으로 이동시키는 마이크로 거리 조절기;
viii) 상기 콜렉터를 지지(support)하는 석정반;
ix) 상기 용액 저장 장치, 상기 노즐, 상기 토출 조절기, 상기 전압 인가 장치, 상기 콜렉터, 상기 로봇 스테이지, 상기 마이크로 거리 조절기 및 상기 석정반을 포함하는 전체 시스템을 감싸는 하우징; 및
x) 상기 하우징 내부의 기체를 밖으로 내보내는 환풍기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 단계(S120)는 i) 상기 용액 저장 장치에 상기 유기 고분자 복합체 용액을 공급하는 단계; ii) 상기 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터의 상기 전압 인가 장치를 통하여 상기 노즐에 고전압을 인가하면서 상기 노즐로부터 상기 유기 고분자 용액을 토출시키는 단계를 포함하며, 상기 노즐로부터 상기 유기 고분자 용액이 토출될 때, 기판이 놓여진 상기 콜렉터를 수평방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 콜렉터와 노즐의 수직 거리가 10 ㎛ 내지 20 ㎜인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 알루미늄, 구리, 니켈, 철, 크롬, 타이타늄, 아연, 납, 금 및 은을 포함하는 군으로부터 선택되는 전도체 재료, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 갈륨아세나이드(GaAs)을 포함하는 군으로부터 선택되는 반도체 재료, 또는 유리, 플라스틱 필름 또는 종이를 포함하는 군으로부터 선택되는 절연체 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이때 형성되는 유기 나노선의 직경은 10 nm 내지 1000 nm인 것을 특징으로 한다.
한편, 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터에 관하여 도 6에서 보다 자세히 후술하도록 한다.
그 다음에, 금속 전구체 용액을 준비(S130)하고, 금속전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성한다(S140).
예를 들어, 유기 나노선 패턴을 금속전구체 용액에 담궈서 금속 전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 이때 유기 나노선 패턴을 금속전구체 용액에 5분 내지 60 분 동안 담궈서 공정을 수행할 수 있다.
이때의 금속 전구체 용액은 증류수 또는 유기 용매에 제1 금속전구체가 용해된 것일 수 있다.
예를 들어, 이때의 유기 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 다이클로로메탄, 스티렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 테트라하이드로퓨란, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센, 2-메톡시에탄올, 에탄올아민, 아세토니트릴, 부틸알콜, 이소프로필알콜, 에탄올, 메탄올, 아세톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 제1 금속전구체는 구리 전구체, 타이타늄 전구체, 알루미늄 전구체, 은 전구체, 백금 전구체, 니켈 전구체, 및 금 전구체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 구리 전구체는 아세트산구리(Copper acetate), 아세트산구리수화물 (Copper acetate hydrate), 구리아세틸아세토네이트 (Copper acetylacetonate), 구리아이소부티레이트 (Copper i-butyrate), 탄산구리 (Copper carbonate), 염화구리 (Copper chloride), 염화구리수화물 (Copper chloride hydrate), 구리에틸아세토아세테이트 (Copper ethylacetoacetate), 구리2-에틸헥사노에이트 (Copper 2-ethylhexanoate), 불화구리 (Copper fluoride), 포름산구리수화물 (Copper formate hydrate), 구리글루코네이트 (Copper gluconate), 구리헥사플로로아세틸아세토네이트 (Copper hexafluoroacetylacetonate), 구리헥사플로로아세틸아세토네이트수화물 (Copper hexafluoroacetylacetonate hydrate), 구리메톡사이드 (Copper methoxide), 구리네오데카노에이트 (Copper neodecanoate), 질산구리수화물 (Copper nitrate hydrate), 질산구리 (Copper nitrate), 과염소산구리수화물 (Copper perchlorate hydrate), 황산구리 (Copper sulfate), 황산구리수화물 (Copper sulfate hydrate), 주석산구리수화물 (Copper tartrate hydrate), 구리트리플로로아세틸아세토네이트 (Copper trifluoroacetylacetonate), 구리트리플로로메탄설포네이트 (Copper trifluoromethanesulfonate), 및 테트라아민구리황산염수화물 (Tetraamminecopper sulfate hydrate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 전구체는 타이타늄카바이드 (Titanium carbide), 염화타이타늄 (Titanium chloride), 타이타늄에톡사이드 (Titanium ethoxide), 타이타늄플로라이드 (Titanium fluoride), 타이타늄소수화합물 (Titanium hydride), 질화타이타늄 (Titanium nitride), 염화타이타늄 (Titanium chloride), 타이타늄아이소프로폭사이드 (Titanium isopropoxide), 타이타늄프로폭사이드 (Titanium propoxide), 불화타이타늄 (Titanium fluoride), 타이타늄메톡사이드 (Titanium methoxide), 타이타늄옥시아세틸아세토네이트(Titanium oxyacetylacetonate), 타이타늄2-에틸헥실옥사이드 (Titanium 2-ethylhexyloxide), 및 타이타늄부톡사이드 (Titanium butoxide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 전구체는 염화알루미늄 (Aluminum chloride), 불화알루미늄 (Aluminum fluoride), 알루미늄헥사플로로아세틸아세토네이트 (Aluminum hexafluoroacetylacetonate), 염화알루미늄수화물 (Aluminum chloride hydrate), 질화알루미늄 (Aluminum nitride), 알루미늄트리플로로메탄설포네이트 (Aluminum trifluoromethanesulfonate), 트리에틸알루미늄 (Triethylaluminum), 알루미늄아세틸아세토네이트 (Aluminum acetylacetonate), 수산화알루미늄 (Aluminum hydroxide), 젖산알루미늄 (Aluminum lactate), 질화알루미늄수화물 (Aluminum nitrate hydrate), 알루미늄2-에틸헥사노에이트 (Aluminum 2-ethylhexanoate), 과염소산알루미늄수화물 (Aluminum perchlorate hydrate), 황산알루미늄수화물 (Aluminum sulfate hydrate), 알루미늄에톡사이드 (Aluminum ethoxide), 알루미늄카바이드 (Aluminum carbide), 황산알루미늄 (Aluminum sulfate), 아세트산알루미늄 (Aluminum acetate), 아세트산알루미늄수화물 (Aluminum acetate hydrate), 황화알루미늄 (Aluminum sulfide), 수산화알루미늄수화물 (Aluminum hydroxide hydrate), 알루미늄펜옥사이드 (Aluminum phenoxide), 불화알루미늄수화물 (Aluminum fluoride hydrate), 알루미늄트리부톡사이드 (Aluminum tributoxide), 알루미늄다이아세테이트 (Aluminum diacetate), 수산화알루미늄다이아세테이트 (Aluminum diacetate hydroxide), 알루미늄 2, 및 4-펜타네디오네이트(Aluminum 2,4-pentanedionate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 은 전구체는 은헥사플로로포스페이트 (Silver hexafluorophosphate), 은네오데카노에이트 (Silver neodecanoate), 질산은화합물 (Silver nitrate), 은트리플로로메탄설포네이트 (Silver trifluoromethanesulfonate), 아세트산은 (Silver acetate), 탄산은 (Silver carbonate), 염화은 (Silver chloride), 과염소산은 (Silver perchlorate), 은테트라플로로보라이트 (Silver tetrafluoroborate), 은트리플로로아세테이트 (Silver trifluoroacetate), 은2-에틸헥사노에이트 (Silver 2-ethylhexanoate), 불화은 (Silver fluoride), 과염소산은수화물 (Silver perchlorate hydrate), 젖산은화합물 (Silver lactate), 은아세틸아세토네이트 (Silver acetylacetonate), 은메탄설포네이트 (Silver methanesulfonate), 은헵타플로로부티레이트 (Silver heptafluorobutyrate), 염소산은 (Silver chlorate), 은펩타플로로프로피오네이트 (Silver pentafluoropropionate), 및 불화수소은화합물 (Silver hydrogenfluoride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 백금 전구체는 염화백금산수화물 (Chloroplatinic acid hexahydrate), 이수소헥사하이드록시플래티네이트 (Dihydrogen hexahydroxyplatinate), 백금아세틸아세토네이트 (Platinum acetylacetonate), 염화백금 (Platinum chloride), 염화백금수화물 (Platinum chloride hydrate), 백금헥사플로로아세틸아세토네이트 (Platinum hexafluoroacetylacetonate), 염화테트라아민플래티늄수화물 (Tetraammineplatinum chloride hydrate), 수산화테트라아민플레티늄수화물 (Tetraammineplatinum hydroxide hydrate), 테트라이만플레티늄질화물 (Tetraammineplatinum nitrate), 테트라아민플레티늄테트라클로로플래티네이트 (Tetraammineplatinum tetrachloroplatinate), 테트라클로로디아민플래티늄 (Tetrachlorodiammine platinum), 다이클로로디아민플래티늄 (Dichlorodiammine platinum), 다이아민플래티늄다이클로라이드 (Diammineplatinum dichloride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 니켈 전구체는 염화헥사아민니켈 (Hexaamminenickel chloride), 아세트산니켈 (Nickel acetate) 아세트산니켈수화물 (Nickel acetate hydrate), 니켈아세틸아세토네이트 (Nickel acetylacetonate), 니켈아세틸아세토네이트수화물 (Nickel acetylacetonate hydrate), 니켈카보닐 (Nickel carbonyl), 염화니켈 (Nickel chloride), 염화니켈수화물 (Nickel chloride hydrate), 불화니켈 (Nickel fluoride), 불화니켈수화물 (Nickel fluoride hydrate), 니켈헥사플로로아세틸아세토네이트수화물 (Nickel hexafluoroacetylacetonate hydrate), 니켈헥사플로로아세틸아세토네이트 (Nickel hexafluoroacetylacetonate), 니켈수산화물 (Nickel hydroxide), 니켈하이드록시아세테이트 (Nickel hydroxyacetate), 질화니켈수화물 (Nickel nitrate hydrate), 과염화니켈수화물 (Nickel perchlorate hydrate), 과염화니켈 (Nickel perchlorate), 황산화니켈수화물 (Nickel sulfate hydrate), 황산화니켈 (Nickel sulfate), 니켈트리플로로보레이트수화물 (Nickel tetrafluoroborate hydrate), 니켈트리플로로보레이트 (Nickel tetrafluoroborate), 니켈트리플로로아세틸아세토네이트수화물 (Nickel trifluoroacetylacetonate hydrate), 니켈트리플로로아세틸아세토네이트 (Nickel trifluoroacetylacetonate), 니켈트리플로로메탄설포네이트 (Nickel trifluoromethanesulfonate), 니켈과산화수화물 (Nickel peroxide hydrate), 니켈과산화물 (Nickel peroxide), 황산화니켈 (Nickel sulfate), 니켈옥타노에이트수화물 (Nickel octanoate hydrate), 탄산니켈 (Nickel carbonate), 술파민산니켈수화물 (Nickel sulfamate hydrate), 술파민산니켈 (Nickel sulfamate), 및 수산화탄산니켈수화물 (Nickel carbonate hydroxide hydrate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금 전구체는 클로로카보닐금 (Chlorocarbonylgold), 테트라클로로금산수소 (Hydrogen tetrachloroaurate) 테트라클로로금산수소수화물 (Hydrogen tetrachloroaurate hydrate), 클로로트리에틸포스핀금화합물 (Chlorotriethylphosphinegold), 클로로트리메틸포스핀금화합물 (Chlorotrimethylphosphinegold), 다이메틸(아세틸아세토네이트)금화합물 (Dimethyl(acetylacetonate)gold), 염화금 (Gold(I) chloride), 시안화 금 (Gold cyanide), 황화금(Gold sulfide), 및 염화금수화물 (Gold chloride hydrate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 전구체 용액은 상기 제1 금속전구체가 상기 증류수 또는 유기 용매에 0.01 중량% 내지 5 중량%의 농도로 용해된 것을 특징으로 한다.
따라서, 만일 제1 금속전구체가 0.01 중량% 미만의 농도로 용해될 경우, 상기 유기 나노선 패턴이 상기 금속 전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴으로 형성되기까지 시간이 너무 오래 걸리는 문제가 있다. 또한, 만일, 제1 금속전구체가 5 중량%을 초과하는 농도로 용해될 경우, 상기 금속 전구체 용액의 산성도가 너무 높아져서 상기 유기 나노선 패턴을 부식시키는 문제가 있다.
그 다음에, 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성한다(S150).
예를 들어, 상기 금속전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 환원제와 반응시켜서 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성할 수 있다.
예를 들어, 이때의 환원제는 하이드라진 (N2H4), 하이드록실아민 (NH2OH), 과산화수소 (H2O2), 하이드로퀴논, 메르캅토 아세트산 (mercaptosuccinic acid), 시트르산나트륨 및 수소화붕소나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 금속전구체 이온이 환원제와 반응하여 금속 입자가 형성된다.
그 다음에, 금속전구체/환원제 혼합 용액을 준비(S160)하고, 금속 나노선 패턴을 형성한다(S170).
예를 들어, 상기 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 금속전구체/환원제 혼합 용액에 담궈서 금속 나노선 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 금속전구체/환원제 혼합 용액은 증류수 또는 유기 용매에 제2 금속전구체와 환원제가 용해된 것일 수 있다.
이때의 유기 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 다이클로로메탄, 스티렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 테트라하이드로퓨란, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센, 2-메톡시에탄올, 에탄올아민, 아세토니트릴, 부틸알콜, 이소프로필알콜, 에탄올, 메탄올, 아세톤 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
이때의 제2 금속전구체는 상술한 제1 금속전구체와 동일한 물질일 수 있다.
이때의 환원제는 하이드라진, 하이드록실아민, 과산화수소, 하이드로퀴논, 메르캅토 아세트산, 시트르산나트륨 및 수소화붕소나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속전구체/환원제 혼합 용액은 상기 제2 금속전구체와 환원제가 10:90 내지 40:60 의 몰비로, 상기 증류수 또는 유기 용매에 0.01 부피% 내지 10 부피%의 농도로 용해된 것을 특징으로 한다.
상술한 조건은 상기 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 부식시키지 않으면서, 나노선 패턴 주위에서만 금속입자의 환원 및 성장이 일어나기 때문에 선택적인 금속 나노선 형성이 가능하다라는 이유로 기존의 열증착, 전기도금 등을 이용한 금속 도금 방식 보다 향상된 효과가 있다.
제조예
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노선 어레이의 제조 방법을 사용하여 4 인치 Si/SiO2 (100 nm) 웨이퍼 위에 금 나노선 어레이를 제작하였다.
폴리비닐피리딘(Poly(4-vinylpyridine)) (30 중량%) 를 다이메틸포름아마이드와 에탄올 (60:40 중량%) 에 용해시켜서 폴리비닐피리딘 용액(유기 고분자 용액)을 제조하였다. 제조된 폴리비닐피리딘 용액을 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터의 시린지에 담고, 노즐에 약 1.6 ㎸의 전압을 인가하면서, 폴리비닐피리딘 용액을 노즐로부터 토출하였다. 로봇 스테이지에 의하여 이동되는 콜렉터의 기판 위에 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선 패턴이 형성되었다.
이때, 사용한 노즐의 직경은 100㎛이고, 노즐과 콜렉터 사이의 거리는 8㎜이었다. 로봇 스테이지의 Y축 방향의 이동 간격은 100㎛ 이고, X축 방향의 이동 거리는 15㎝ 이었다. 콜렉터의 크기는 20㎝ × 20㎝이고, 콜렉터 위의 기판의 크기는 10㎝ × 10㎝이었다. 기판의 종류는 실리콘 산화막(SiO2)이 100㎚ 두께로 코팅된 실리콘(Si) 웨이퍼이었다. 상기 폴리비닐 피리딘 나노선 패턴을 UV/O3 클리너에 넣고 5 분간 처리하였다.
염화금산(HAuCl4)을 증류수에 용해시켜서 염화금산 용액(금속전구체 용액)을 제조하였다. 제조된 염화금산 용액의 농도는 0.5 중량% 이었다. 상기 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선 패턴을 상기 염화금산 용액에 30 분간 담근 후, 빼서 물에 씻고, 건조하여 금전구체 이온/폴리비닐피리딘 복합체 나노선 패턴을 제조하였다.
하이드라진(N2H4) 수용액(10 중량%)을 플라스틱 용기에 5 방울 떨어뜨린 후, 상기 금전구체 이온/폴리비닐피리딘 복합체 나노선 패턴을 플라스틱 용기의 뚜껑에 뒤집어서 붙여서, 환원 반응이 일어나도록 유도하였다. 15 분동안 반응 후, 상기 금전구체 이온/폴리비닐피리딘 복합체 나노선이 금 나노입자/폴리비닐피리딘 복합체 나노선으로 환원되었다.
증류수 9.7 mL 에, 과산화수소수(30 중량%) 0.1 mL 와 염화금산 수용액 (0.5 중량%) 0.2 mL 를 혼합하여 금전구체/과산화수소 혼합용액(금속전구체/환원제 혼합 용액)을 제조하였다. 상기 금전구체/과산화수소 혼합용액에 상기 금 나노입자/폴리비닐피리딘 복합체 나노선 패턴을 5 분간 담근 후, 빼서 물에 씻고, 건조하여 금 나노선 패턴을 형성하였다.
전기장 보조 로보틱 노즐 프린터를 이용해 제조된 폴리비닐피리딘 나노선의 약 375 nm 이 직경을 가지고 있었다. 기판 위에 제작된 금 나노선은 600 nm 내지 800 nm 의 직경을 가지고 있었다. 금 나노선의 전도도를 분석한 결과, 7.49 ± 3.71 μΩ·cm 의 낮은 비저항 특성을 가지고 있었다.
도 2는 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선 패턴을 나타낸 이미지이다.
도 2를 참조하면, 4 인치 Si/SiO2 (100 nm) 웨이퍼 위에 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선 패턴이 형성됨을 알 수 있다.
도 3은 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선의 직경 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 정렬된 폴리비닐피리딘 나노선의 직경은 주로 374.8 ± 58.4 nm임을 알 수 있다.
도 4는 대면적 금 나노선 어레이를 타나낸 이미지이다.
도 4를 참조하면, 대면적 금 나노선 어레이가 형성됨을 알 수 있다. 이때의 금 나노선 어레이의 직경은 887.5 nm이다.
도 5는 금 나노선의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 두 개의 전극 사이에 4 mm 길이의 금 나노선 4개로 연결한 후 전류-전압 특성을 측정한 결과이다.
도 6은 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터의 개략도이다.
도 6의 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터는 본 발명에 따른 유기 나노선 패턴의 제조 시 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 구체적으로 상기 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터(1)는 용액 저장 장치(10), 토출 조절기(20), 노즐(30), 전압 인가 장치(40), 콜렉터(50), 로봇 스테이지(60), 석정반(61), 마이크로 거리 조절기(70)를 포함한다.
상기 용액 저장 장치(10)는 유기 고분자 용액을 저장하고, 노즐(30)이 상기 용액을 토출할 수 있도록 노즐(30)에 상기 용액을 공급하는 부분이다.
이러한 용액 저장 장치(10)는 시린지(syringe) 형태일 수 있다. 이러한 용액 저장 장치(10)는 플라스틱, 유리 또는 스테인리스 스틸 등이 사용할 수 있다.
이러한 용액 저장 장치(10)의 저장 용량은 약 1㎕ 내지 약 5,000 ㎖의 범위 내에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 약 10 ㎕ 내지 약 50 ㎖의 범위 내에서 선택될 수 있다.
스테인리스 스틸 재질의 용액 저장 장치(10)의 경우에는 용액 저장 장치(10)에 가스를 주입할 수 있는 가스 주입구(미도시)가 있어서, 가스의 압력을 이용하여 상기 용액을 용액 저장 장치 밖으로 토출시킬 수 있다.
한편, 코어 쉘 구조의 유기 복합 나노선을 형성하기 위한 용액 저장 장치(10)는 복수 개로 이루어질 수 있다.
상기 토출 조절기(20)는 용액 저장 장치(10) 내의 유기 고분자 용액을 노즐(30)을 통해 일정 속도로 토출시키기 위하여 용액 저장 장치(10) 내의 상기 용액에 압력을 가하는 부분이다.
이러한 토출 조절기(20)로서 펌프 또는 가스 압력 조절기가 사용될 수 있다.
토출 조절기(20)는 상기 용액의 토출 속도를 1 nl/min 내지 50 ㎖/min의 범위 내에서 조절할 수 있다.
복수 개의 용액 저장 장치(10)를 사용하는 경우, 각각의 용액 저장 장치(10)에 별개의 토출 조절기(20)가 구비되어 독립적으로 작동할 수 있다.
스테인리스 스틸 재질의 용액 저장 장치(10)의 경우 토출 조절기(20)로서 가스 압력 조절기(미도시)가 사용될 수 있다.
상기 노즐(30)은 상기 용액 저장 장치(10)로부터 유기 고분자 용액을 공급받아 상기 용액이 토출되는 부분으로서, 토출되는 상기 용액은 노즐(30) 끝단에서 액적(drop)을 형성할 수 있다. 노즐(30)의 직경은 약 1 ㎛ 내지 약 1.5 mm의 범위를 가질 수 있다.
상기 노즐(30)은 단일 노즐, 이중(dual-concentric) 노즐 또는 삼중(triple-concentric) 노즐을 포함할 수 있다.
코어 쉘 구조의 유기 복합 나노선을 형성할 경우, 이중 노즐 또는 삼중 노즐을 사용하여 2 종류 이상의 유기 용액을 토출시킬 수 있다. 이 경우, 이중 또는 삼중 노즐에 2개 또는 3개의 용액 저장 장치(10)가 연결될 수 있다.
상기 전압 인가 장치(40)는 노즐(30)에 고전압을 인가하기 위한 것으로 고전압 발생 장치를 포함할 수 있다.
전압 인가 장치(40)는, 예를 들면 용액 저장 장치(10)를 통하여 노즐(30)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전압 인가 장치(40)는 약 0.1 kV 내지 약 30 kV의 전압을 인가할 수 있다. 전압 인가 장치(40)에 의하여 고전압이 인가된 노즐(30)과 접지된 콜렉터(50) 사이에 전기장이 존재하게 되며, 상기 전기장에 의하여 노즐(30) 끝단에서 형성된 액적이 테일러콘(Taylor cone)을 형성하게 되고 이 끝단에서 연속적으로 나노선이 형성된다.
상기 콜렉터(50)는 노즐(30)에서 토출된 상기 용액으로부터 형성된 나노선이 정렬되어 붙는 부분이다. 상기 콜렉터(50)는 편평한 형태이며, 그 아래의 로봇 스테이지(60)에 의하여 수평면 상에서 이동 가능하다. 콜렉터(50)는 노즐(30)에 가해진 고전압에 대하여 상대적으로 접지 특성을 갖도록 접지되어 있다.
참조번호 (51)은 콜렉터(50)가 접지된 것을 나타낸다. 콜렉터(50)는 전도성 재질, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛ 이내의 평탄도를 가질 수 있다(평탄도는 완전히 수평인 면의 평탄도가 0의 값을 가질 때, 상기 면으로부터의 최대 오차값을 나타낸다).
상기 로봇 스테이지(60)는 콜렉터(50)를 이동시키는 수단이다. 로봇 스테이지(60)는 서보 모터(servo motor)에 의하여 구동되어 정밀한 속도로 이동할 수 있다.
로봇 스테이지(60)는, 예를 들면 수평면 위에서 x축과 y축의 2개의 방향으로 이동하도록 제어될 수 있다.
로봇 스테이지(60)는 거리를 100 nm 이상 100 cm 이내의 범위의 간격으로 이동할 수 있으며, 예를 들면 10 ㎛ 이상 20 cm이내의 범위일 수 있다.
로봇 스테이지(60)의 이동속도는 1 mm/min 내지 60,000 mm/min 의 범위일 수 있다.
로봇 스테이지(60)는 석정반(石定盤)(base plate)(61) 위에 설치될 수 있고, 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 이내의 평면도를 가질 수 있다. 이때의 석정반(61)의 평면도에 의해 노즐(30)과 콜렉터(50) 사이의 거리가 일정하게 조절될 수 있다.
석정반(61)은 로봇 스테이지의 작동에 의해 발생하는 진동을 억제함으로써, 유기 나노선 패턴의 정밀도를 조절할 수 있다.
상기 마이크로 거리 조절기(70)는 노즐(30)과 콜렉터(50) 사이의 거리를 조절하기 위한 수단이다. 마이크로 거리 조절기(70)가 용액 저장 장치(10)와 노즐(30)을 수직으로 이동시킴으로써 노즐(30)과 콜렉터(50) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
상기 마이크로 거리 조절기(70)는 조그(jog)(71)와 미세 조절기(micrometer)(72)로 이루어질 수 있다. 조그(71)는 mm 단위 또는 cm 단위의 거리를 대략적으로 조절하는데 쓰일 수 있고, 미세 조절기(72)는 최소 10 ㎛ 의 미세한 거리를 조정하는데 쓰일 수 있다.
조그(71)로 노즐(30)을 콜렉터(50)에 접근시킨 다음, 미세 조절기(72)로 노즐(30)과 콜렉터(50) 사이의 거리를 정확히 조절할 수 있다.
마이크로 거리 조절기(70)에 의하여 노즐(30)과 콜렉터(50) 사이의 거리는 10 ㎛ 내지 20 mm의 범위에서 조절될 수 있다.
한편, 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터(100)는 하우징 안에 놓일 수 있다.
상기 하우징은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 하우징은 밀폐 가능하며, 가스 주입구(미도시)를 통해 하우징 내로 가스를 주입할 수 있다. 주입되는 가스는 질소, 건조 공기 등일 수 있으며, 상기 가스의 주입에 의하여 수분에 의해 산화되기 쉬운 유기 고분자 용액이 안정적으로 유지될 수 있게 한다.
또한, 하우징에는 환풍기(ventilator)와 전등이 설치될 수 있다. 환풍기의 역할은 하우징 내의 증기압을 조절하여서 나노선이 형성되어 나올 시 용매의 증발 속도를 조절할 수 있게 된다. 용매의 빠른 증발을 요하는 로보틱 노즐 프린팅에서는 환풍기의 속도를 조절하여 용매의 증발을 도울 수 있다. 용매의 증발 속도는 유기 나노선의 형태적, 전기적 특성에 영향을 준다. 용매의 증발 속도가 너무 빠를 경우, 유기 나노선이 형성되기 전에 노즐 끝에서 용액이 말라버려 노즐을 막히게 한다. 용매의 증발 속도가 너무 느릴 경우, 고체 유기 나노선이 형성되지 않고 액체 형태로 콜렉터에 놓이게 된다. 액체 형태의 유기 고분자 용액은 나노선의 특징적인 원형 단면의 구조를 갖지 않기 때문에, 이를 금속 나노선 제작에 사용할 수 없다.
이처럼 용매의 증발 속도가 나노선의 형성에 영향을 주므로, 환풍기는 나노선 형성에 중요한 역할을 하게 된다.
본 발명에 따르면, 전기장 보조 로보틱 노즐 프린터를 이용하여 제작된 유기 나노선 패턴을 템플릿으로 사용하여, 이 위에 금속층을 도금함으로써, 금속 나노선을 원하는 모양으로 형성하는 방법을 개발하였다.
따라서, 금속 나노선을 다양한 패턴으로 대면적에서 형성하고, 이를 전극이나 전자 소자에 적용할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 용액 저장 장치 20: 토출 조절기
30: 노즐 40: 전압 인가 장치
50: 콜렉터 51: 접지 장치
60: 로봇 스테이지 61: 석정반
70: 마이크로 거리 조절기 71: 조그

Claims (11)

  1. 증류수 또는 유기 용매에 유기 고분자가 용해된 유기 고분자 용액을 준비하는 단계;
    기판 상에 상기 유기 고분자 용액을 적하하여 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 단계;
    상기 유기 나노선 패턴을 금속전구체 용액에 담궈서 금속 전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속전구체 이온/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 환원제와 반응시켜서 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 금속입자/유기 고분자 복합체 나노선 패턴을 금속전구체/환원제 혼합 용액에 담궈서 금속 나노선 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 고분자는 폴리비닐피리딘, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리스티렌, 폴리카프로락톤, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리이미드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리아닐린, 폴리비닐클로라이드, 나일론, 폴리(아크릴산), 폴리(클로로 스티렌), 폴리(디메틸 실록산), 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 술폰), 폴리(알킬 아크릴레이트), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리(에틸 비닐 아세테이트), 폴리(비닐피리틴-co-스티렌), 폴리(에틸-co-비닐 아세테이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(락트산-co-글리콜산), 폴리(메타크릴산)염, 폴리(메틸 스티렌), 폴리(스티렌 술폰산)염, 폴리(스티렌 술포닐 플루오라이드), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-co-부타디엔), 폴리(스티렌-co-디비닐 벤젠), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리락타이드, 폴리(비닐 알콜), 폴리아크릴아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보네이트, 폴리(디메틸실록산-co-폴리에틸렌옥사이드), 폴리(에테르에테르케톤), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리이소프렌, 폴리락타이드, 폴리프로필렌, 폴리술폰, 폴리우레탄, 폴리(비닐피로리돈), 폴리(페닐렌 비닐렌), 폴리(비닐 카바졸) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 고분자 용액을 준비하는 단계는 상기 유기 고분자가 상기 증류수 또는 유기 용매에 3 중량% 내지 40 중량%의 농도가 되도록 용해하는 것을 특징으로 하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 기판으로부터 수직으로 10 ㎛ 내지 20 mm 떨어진 지점에서 전압이 인가된 노즐에서 상기 유기 고분자 용액이 토출되어 상기 기판으로 적하하면서 상기 기판 또는 상기 노즐이 이동되며 정렬된 유기 나노선 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속전구체 용액은 증류수 또는 유기 용매에 제1 금속전구체가 용해된 것인 금속 나노선 패턴 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 금속전구체는 구리 전구체, 타이타늄 전구체, 알루미늄 전구체, 은 전구체, 백금 전구체, 니켈 전구체 및 금 전구체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 금속 전구체 용액은 상기 제1 금속전구체가 상기 증류수 또는 유기 용매에 0.01 중량% 내지 5 중량%의 농도로 용해된 것을 특징으로 하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 환원제는 하이드라진, 하이드록실아민, 과산화수소, 하이드로퀴논, 메르캅토 아세트산, 시트르산나트륨 및 수소화붕소나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속전구체/환원제 혼합 용액은 증류수 또는 유기 용매에 제2 금속전구체와 환원제가 용해된 것인 금속 나노선 패턴 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 금속전구체는 구리 전구체, 타이타늄 전구체, 알루미늄 전구체, 은 전구체, 백금 전구체, 니켈 전구체 및 금 전구체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 금속전구체/환원제 혼합 용액은 상기 제2 금속전구체와 환원제가 10:90 내지 40:60 의 몰비로, 상기 증류수 또는 유기 용매에 0.01 부피% 내지 10 부피%의 농도로 용해된 것을 특징으로 하는 금속 나노선 패턴 제조방법.
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