KR20230127768A - Layer-By-Layer Deposited Liquid Metal Thin Film Structure and Method for Manufacturing the Same - Google Patents

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KR20230127768A
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박용래
정재웅
박영민
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 베이스 부재, 인듐 부재 및 복수개의 갈륨-산화막 부재들을 포함한다. 인듐 부재는 베이스 부재 상에 배치된다. 복수개의 갈륨-산화막 부재들은 인듐 부재 상에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법은 인듐 부재 형성 단계, 제1 갈륨 층 형성 단계, 제1 산화막 형성 단계, 제2 갈륨 층 형성 단계 및 제2 산화막 형성 단계를 포함한다. 인듐 부재 형성 단계는 베이스 부재 상에 인듐 부재가 형성된다. 제1 갈륨 층 형성 단계는 인듐 부재 상에 갈륨 층이 형성된다. 제1 산화막 형성 단계는 제1 갈륨 층 형성 단계에서 형성된 갈륨 층 상에 산화막이 형성된다. 제2 갈륨 층 형성 단계는 제1 산화막 형성 단계에서 형성된 산화막 상에 갈륨 층이 형성된다. 제2 산화막 형성 단계는 제2 갈륨 층 형성 단계에서 형성된 갈륨 층 상에 산화막이 형성된다.A multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention includes a base member, an indium member, and a plurality of gallium-oxide members. An indium member is disposed on the base member. A plurality of gallium-oxide film members are disposed on the indium member.
A method of manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention includes forming an indium member, forming a first gallium layer, forming a first oxide film, forming a second gallium layer, and forming a second oxide film. do. In the forming of the indium member, an indium member is formed on the base member. In the first gallium layer forming step, a gallium layer is formed on the indium member. In the first oxide layer forming step, an oxide layer is formed on the gallium layer formed in the first gallium layer forming step. In the step of forming the second gallium layer, a gallium layer is formed on the oxide layer formed in the step of forming the first oxide layer. In the second oxide layer forming step, an oxide layer is formed on the gallium layer formed in the second gallium layer forming step.

Description

적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법{Layer-By-Layer Deposited Liquid Metal Thin Film Structure and Method for Manufacturing the Same}Layered liquid metal thin film structure and method for manufacturing the same {Layer-By-Layer Deposited Liquid Metal Thin Film Structure and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 적층식 액체금속 박막 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인듐과 갈륨의 적층식 열 증착 공정을 통해 높은 전기 전도도와 인장에 대한 강건성을 가지는, 적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multilayer liquid metal thin film structure, and more particularly, to a multilayer liquid metal thin film structure having high electrical conductivity and tensile strength through a multilayer thermal evaporation process of indium and gallium, and a method for manufacturing the same It is about.

액체금속은 대기 중의 산소와 반응하여 표면에 수 나노미터 두께의 산화막을 형성하기 때문에 기존의 제조공정 기술을 액체금속에 바로 적용시키기에 어려움이 존재한다. Since liquid metal reacts with oxygen in the air to form an oxide film with a thickness of several nanometers on the surface, it is difficult to directly apply existing manufacturing process technology to liquid metal.

최근에 많은 연구에서 사용되는 액체금속인 이게인(eutectic gallium and indium, eGaIn)에 기존의 박막제작 공정 중 하나인 열 증착 공정을 적용하여 액체금속 박막을 제작할 경우에는, 표면에 생성되는 산화막이 액체금속 입자들을 전기적으로 고립시켜, 제작된 박막의 전기 전도도가 매우 낮아지는 문제점이 있다. In the case of fabricating a liquid metal thin film by applying a thermal evaporation process, one of the existing thin film fabrication processes, to eutectic gallium and indium (eGaIn), a liquid metal used in many studies in recent years, the oxide film formed on the surface of the liquid There is a problem in that the electrical conductivity of the manufactured thin film is very low by electrically isolating the metal particles.

최근 연구에서는 증착 타겟 표면에서 액체금속의 젖음 특성(wettability)을 제어하여 균일한 두께의 액체금속 박막을 제작하는데 성공하였지만, 고전적인 박막제작 기술과 소프트 리소그래피(soft lithography) 공정이 수반됨에 따라 전체적인 공정 과정의 복잡도가 높다는 문제점이 있다. Recent research has succeeded in fabricating a liquid metal thin film with a uniform thickness by controlling the wettability of the liquid metal on the surface of the deposition target. The problem is that the complexity of the process is high.

또한, 최근에는 열 증착 공정을 이용하지 않고 프린팅 기술을 이용하여 전도성 액체금속 층을 형성하는 연구가 진행되고 있다. 다만, 이 경우에도 낮은 전기 전도도와 원치 않은 활성화가 여전히 문제된다.In addition, recently, research on forming a conductive liquid metal layer using a printing technique without using a thermal evaporation process has been conducted. However, even in this case, low electrical conductivity and unwanted activation are still problems.

따라서, 종래의 열 증착 공정을 적용하여 액체금속 박막을 제조함에도, 전기 전도도가 우수하고, 피부와 같은 불균일한 표면 및 유연한 재질에도 부착가능한 액체금속 박막 구조체가 제조될 필요가 있다.Therefore, even when a liquid metal thin film is manufactured by applying a conventional thermal evaporation process, it is necessary to manufacture a liquid metal thin film structure that has excellent electrical conductivity and can be attached to an uneven surface such as skin and a flexible material.

한국공개특허 제10-2021-0062779호 (공개일자: 2021년06월01일)Korean Patent Publication No. 10-2021-0062779 (Publication date: June 1, 2021)

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 기존의 박막제작 공정에서 널리 사용되는 열 증착 공정을 이용함에도 불구하고 높은 전기 전도도를 가질 수 있는, 적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, in order to solve the above problems, the problem to be solved by the present invention is a laminated liquid metal thin film structure that can have high electrical conductivity despite using a thermal evaporation process widely used in the existing thin film manufacturing process, and It is an object to provide a method for producing it.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above objects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 예시적인 실시예들은, 열 증착 공정으로 액체금속 층이 형성되고 액체금속 층의 표면에 산화막이 형성된 액체금속-산화막 부재를 적층식으로 쌓아 올린, 적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.In order to solve the problem to be solved by the present invention, exemplary embodiments of the present invention, a liquid metal layer is formed by a thermal evaporation process and an oxide film is formed on the surface of the liquid metal layer by stacking a liquid metal-oxide film member. Provided is an ollie, laminated liquid metal thin film structure and a method for manufacturing the same.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 베이스 부재, 인듐 부재 및 복수개의 갈륨-산화막 부재들을 포함한다. 인듐 부재는 베이스 부재 상에 배치된다. 복수개의 갈륨-산화막 부재들은 인듐 부재 상에 배치된다.A multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention includes a base member, an indium member, and a plurality of gallium-oxide members. An indium member is disposed on the base member. A plurality of gallium-oxide film members are disposed on the indium member.

일 실시예에 의하면, 베이스 부재는 플랙서블(flexible)한 재질이다. According to one embodiment, the base member is a flexible material.

일 실시예에 의하면, 인듐 부재는 인듐(In)을 구성성분으로 하고, 소정의 두께를 갖는 층이다. According to one embodiment, the indium member is a layer having indium (In) as a component and having a predetermined thickness.

일 실시예에 의하면, 인듐 부재는 베이스 부재 상에 열 증착 공정으로 형성된다. According to one embodiment, the indium member is formed on the base member by a thermal evaporation process.

일 실시예에 의하면, 갈륨-산화막 부재는 갈륨(Ga)을 구성성분으로 하는 층(이를 '갈륨 층'이라 한다)과, 갈륨 층 위에 배치된 산화막을 포함한다. According to one embodiment, the gallium-oxide film member includes a layer containing gallium (Ga) as a component (this is referred to as a 'gallium layer') and an oxide film disposed on the gallium layer.

일 실시예에 의하면, 갈륨 층은 열 증착 공정으로 형성된다. According to one embodiment, the gallium layer is formed by a thermal evaporation process.

일 실시예에 의하면, 산화막은 갈륨 층이 공기에 노출되어 형성되고, 갈륨 층을 덮는다. According to one embodiment, the oxide layer is formed by exposing the gallium layer to air and covers the gallium layer.

일 실시예에 의하면, 갈륨-산화막 부재는, 열 증착 공정으로 갈륨 층이 형성되고 갈륨 층이 공기에 노출되어 갈륨 층 상에 산화막이 형성되는 갈륨-산화막 부재 형성과정에 의해, 형성된다. According to an embodiment, the gallium-oxide film member is formed by a gallium-oxide film member formation process in which a gallium layer is formed by a thermal evaporation process and an oxide film is formed on the gallium layer by exposing the gallium layer to air.

일 실시예에 의하면, 복수개로 적층된 갈륨-산화막 부재들은 갈륨-산화막 부재 형성과정이 반복됨으로써 형성된다.According to one embodiment, the gallium-oxide film members stacked in plurality are formed by repeating the process of forming the gallium-oxide film member.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법은 인듐 부재 형성 단계, 제1 갈륨 층 형성 단계, 제1 산화막 형성 단계, 제2 갈륨 층 형성 단계 및 제2 산화막 형성 단계를 포함한다. 인듐 부재 형성 단계는 베이스 부재 상에 인듐 부재가 형성된다. 제1 갈륨 층 형성 단계는 인듐 부재 상에 갈륨 층이 형성된다. 제1 산화막 형성 단계는 제1 갈륨 층 형성 단계에서 형성된 갈륨 층 상에 산화막이 형성된다. 제2 갈륨 층 형성 단계는 제1 산화막 형성 단계에서 형성된 산화막 상에 갈륨 층이 형성된다. 제2 산화막 형성 단계는 제2 갈륨 층 형성 단계에서 형성된 갈륨 층 상에 산화막이 형성된다. A method of manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention includes forming an indium member, forming a first gallium layer, forming a first oxide film, forming a second gallium layer, and forming a second oxide film. do. In the forming of the indium member, an indium member is formed on the base member. In the first gallium layer forming step, a gallium layer is formed on the indium member. In the first oxide layer forming step, an oxide layer is formed on the gallium layer formed in the first gallium layer forming step. In the step of forming the second gallium layer, a gallium layer is formed on the oxide layer formed in the step of forming the first oxide layer. In the second oxide layer forming step, an oxide layer is formed on the gallium layer formed in the second gallium layer forming step.

일 실시예에 의하면, 인듐 부재 형성 단계에서, 베이스 부재는 플랙서블(flexible)한 재질이다. 인듐 부재는 인듐(In)을 구성성분으로 하고, 소정의 두께를 갖는 층이다. 인듐 부재는 베이스 부재 상에 열 증착 공정으로 형성된다. According to one embodiment, in the step of forming the indium member, the base member is a flexible material. The indium member is a layer having indium (In) as a component and having a predetermined thickness. An indium member is formed on the base member by a thermal evaporation process.

일 실시예에 의하면, 제1 갈륨 층 형성 단계 및 제2 갈륨 층 형성 단계에서, 갈륨 층은 갈륨(Ga)을 구성성분으로 하는 층이고, 열 증착 공정으로 형성된다. According to one embodiment, in the first gallium layer forming step and the second gallium layer forming step, the gallium layer is a layer containing gallium (Ga) as a component and is formed by a thermal evaporation process.

일 실시예에 의하면, 제1 산화막 형성 단계 및 제2 산화막 형성 단계에서, 산화막은 갈륨 층이 공기에 노출되어 형성되고, 갈륨 층을 덮는다. According to an embodiment, in the step of forming the first oxide layer and the step of forming the second oxide layer, the oxide layer is formed by exposing the gallium layer to air and covers the gallium layer.

일 실시예에 의하면, 제2 산화막 형성 단계 이후에, 제2 갈륨 층 형성 단계와 제2 산화막 형성 단계를 반복하여, 갈륨 층과 산화막이 복수개로 적층된 구조를 생성한다. 즉, 복수개로 적층된 갈륨-산화막 부재들을 생성한다. According to an embodiment, after the step of forming the second oxide film, the step of forming the second gallium layer and the step of forming the second oxide film are repeated to create a structure in which a plurality of gallium layers and oxide films are stacked. That is, a plurality of stacked gallium-oxide film members are created.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 높은 전기 전도도와 인장에 대한 강건성을 가진다.The laminated liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention has high electrical conductivity and robustness against tension.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법은 열 증착 공정을 이용하므로 자동화가 가능하다.In addition, the method of manufacturing the multilayer liquid metal thin film structure according to the embodiment of the present invention can be automated because it uses a thermal evaporation process.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법은 적층식 공정을 이용함으로써 박막을 이루는 액체금속 층의 개수를 조절할 수 있고, 또한, 이에 따라 사전에 설계하여 목표하는 전기적 특성을 가진 박막을 제작할 수 있다.In addition, the multilayer liquid metal thin film structure and method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention can adjust the number of liquid metal layers constituting the thin film by using a multilayer process, and accordingly, it is designed in advance to achieve the target Thin films with electrical properties can be fabricated.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법을 간략하게 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법을 간략하게 나타낸 순서도이다.
도 4는 베이스 부재에 증착된 인듐 부재 상에 갈륨이 1회 증착되는 과정 및 그에 따른 증착된 갈륨의 상태를 나타낸다.
도 5는 도 3의 인듐 부재 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)에 따른, 액체금속 박막 구조체의 변형률(Strain)에 대한 상대 저항값(R/R0)을 나타낸다.
도 6은 도 3의 인듐 부재 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)에 따른, 50% 인장 변형에서 액체금속 박막 구조체의 해당 주사전자현미경법(Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지 및 에너지 분산 분광법(EDS) 매핑을 나타낸다.
도 7은 용기에서 증발된 갈륨의 질량에 대한 인듐 부재에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량을 나타낸다.
도 8은 베이스 부재(PDMS)에 인듐을 증착하고, 증착된 인듐 부재 상에 갈륨 증착 - 산화막 형성 - 갈륨 증착하는 과정을 나타낸다.
도 9는 인듐 부재 상에 증착된 갈륨-산화막 부재의 개수(Number of Ga Layers)에 따른 시트 저항값(Sheet Resistance)을 나타낸다.
도 10은 갈륨-산화막 부재의 개수(N=4)에 따른 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체의 상대 저항값을 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체가 적용된 산업상 응용 가능한 실시예를 나타낸다.1 is a schematic view of a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram briefly illustrating a method of manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart briefly illustrating a method of manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention.
4 shows a process in which gallium is deposited once on an indium member deposited on a base member and a state of the deposited gallium accordingly.
FIG. 5 shows a relative resistance value (R/R 0 ) for strain of a liquid metal thin film structure according to a mass (λ Ga ) of gallium per unit area deposited on the indium member of FIG. 3 .
FIG. 6 is a scanning electron microscopy (SEM) image and energy distribution of a liquid metal thin film structure at 50% tensile strain according to the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member of FIG. Spectroscopy (EDS) mapping is shown.
Figure 7 shows the mass of gallium per unit area deposited on the indium element relative to the mass of gallium evaporated in the vessel.
8 illustrates a process of depositing indium on a base member (PDMS) and depositing gallium on the deposited indium member - forming an oxide film - depositing gallium.
9 shows sheet resistance according to the number of gallium-oxide members (Number of Ga Layers) deposited on an indium member.
10 shows the relative resistance value of the multilayer liquid metal thin film structure according to the number of gallium-oxide members (N=4) according to an embodiment of the present invention.
11 to 13 show an industrially applicable embodiment to which the laminated liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention is applied.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Among the components of the present invention, specific descriptions of those that can be clearly understood and easily reproduced by those skilled in the art according to the prior art will be omitted in order not to obscure the gist of the present invention.

또한, 각 구성요소의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In addition, the criterion for the top or bottom of each component will be described based on the drawings. In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not fully reflect the actual size.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법을 설명한다. 먼저, 적층식 액체금속 박막 구조체에 대하여 설명한다.Hereinafter, a multilayer liquid metal thin film structure and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described. First, a multilayer liquid metal thin film structure will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 액체금속 박막 전도체이며, 베이스 부재(10), 상기 베이스 부재(10) 상에 배치된 인듐 부재(20), 상기 인듐 부재(20) 상에 배치(적층)된 복수개의 갈륨-산화막 부재들(30, 40)을 포함한다. The laminated liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention is a liquid metal thin film conductor, and includes a base member 10, an indium member 20 disposed on the base member 10, and an indium member 20 disposed on the base member 10. It includes a plurality of gallium-oxide film members 30 and 40 arranged (stacked).

베이스 부재(10)는 예를 들어 실리콘(Silicone) 또는 고무 등과 같이 잘 구부러지는(유연한)(flexible) 재질일 수 있다. 구체적으로 실리콘은 PDMS(Polydimethylsiloxane)라고 불리는 유기규소 화합물일 수 있다. PDMS는 일상 생활뿐 아니라 산업적으로도 널리 사용되는 물질이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The base member 10 may be made of a flexible material such as silicon or rubber. Specifically, silicon may be an organic silicon compound called PDMS (Polydimethylsiloxane). PDMS is a material widely used not only in daily life but also industrially, so a detailed description thereof will be omitted.

인듐 부재(20)는 인듐(indium, 원소기호 In)을 구성성분으로 하고, 소정의 두께를 갖는 층을 말한다.The indium member 20 refers to a layer having indium (element symbol In) as a component and having a predetermined thickness.

인듐 부재(20)는 베이스 부재(10) 상에 배치된다.An indium member 20 is disposed on the base member 10 .

인듐 부재(20)는 열 증착 공정(아래에서 설명한다)으로 베이스 부재(10) 상에 형성된다.An indium member 20 is formed on the base member 10 by a thermal evaporation process (described below).

인듐 부재(20)는 베이스 부재(10)에 형성되며, 베이스 부재(10)에 대한 초기 전도성 경로와 접착력을 제공하는 고체 박막이다.The indium member 20 is formed on the base member 10 and is a solid thin film providing an initial conductive path and adhesion to the base member 10 .

갈륨-산화막 부재(30, 40)는 갈륨(gallium, 원소기호 Ga)을 구성성분으로 하는 층(이를 '갈륨 층'이라 한다)(31, 41)과, 상기 갈륨 층(31, 41) 위에 배치된 산화막(33, 43)을 포함한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따라, 갈륨 층(31, 41)은 갈륨을 구성성분으로 하는 갈륨 방울들로 형성될 수 있다.The gallium-oxide film members 30 and 40 are disposed on layers 31 and 41 containing gallium (element symbol Ga) as a component (this is referred to as a 'gallium layer') and the gallium layers 31 and 41. including oxide films 33 and 43. Here, according to an embodiment of the present invention, the gallium layers 31 and 41 may be formed of gallium droplets containing gallium as a component.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 갈륨-산화막 부재(30, 40)가 복수개로 적층된 구조를 포함한다. The multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention includes a structure in which a plurality of gallium-oxide film members 30 and 40 are stacked.

갈륨-산화막 부재(30, 40)가 복수개로 적층된 구조에서(즉, 복수개의 갈륨-산화막 부재들에서), 산화막(33)은 갈륨 층(31)과, 상기 갈륨 층(31)과 이웃하는(바로 위에 배치된) 갈륨 층(41) 사이에 위치한다. In a structure in which a plurality of gallium-oxide film members 30 and 40 are stacked (ie, in a plurality of gallium-oxide film members), the oxide film 33 is formed between the gallium layer 31 and the gallium layer 31 and the adjacent gallium layer 31. It is located between the gallium layer 41 (disposed immediately above).

예를 들면, 복수개의 갈륨-산화막 부재들(30, 40)은 제1 갈륨-산화막 부재(30)와 제2 갈륨-산화막 부재(40)를 포함하고, 제1 갈륨-산화막 부재(30) 위에 제2 갈륨-산화막 부재(40)가 위치한다. 그리고, 제1 갈륨-산화막 부재(30)의 갈륨 층(31)과 제2 갈륨-산화막 부재(40)의 갈륨 층(41) 사이에 제1 갈륨-산화막 부재(30)의 산화막(33)이 위치한다. 그리고, 제2 갈륨-산화막 부재(40)의 갈륨 층(41) 위에 제2 갈륨-산화막 부재(40)의 산화막(43)이 위치한다.For example, the plurality of gallium-oxide film members 30 and 40 include a first gallium-oxide film member 30 and a second gallium-oxide film member 40, and on the first gallium-oxide film member 30 A second gallium-oxide film member 40 is located. And, the oxide film 33 of the first gallium-oxide film member 30 is formed between the gallium layer 31 of the first gallium-oxide film member 30 and the gallium layer 41 of the second gallium-oxide film member 40. Located. And, the oxide film 43 of the second gallium-oxide film member 40 is positioned on the gallium layer 41 of the second gallium-oxide film member 40 .

갈륨-산화막 부재(30, 40)에서, 갈륨 층(31, 41)은 열 증착 공정으로 형성되고, 산화막(33, 43)은 상기 갈륨 층(31, 41)이 형성된 후에 상기 갈륨 층(31, 41)을 공기에 노출시켜 형성된다. 산화막(33, 43)은 갈륨 층(31, 41) 위에 쌓여 갈륨 층(31, 41)을 덮는다. In the gallium-oxide film members 30 and 40, the gallium layers 31 and 41 are formed by a thermal evaporation process, and the oxide films 33 and 43 are formed after the gallium layers 31 and 41 are formed. 41) is formed by exposing it to air. The oxide films 33 and 43 are stacked on the gallium layers 31 and 41 to cover the gallium layers 31 and 41 .

복수개로 적층된 갈륨-산화막 부재(30, 40)들은, 열 증착 공정으로 갈륨 층(31, 41)이 형성되고 상기 갈륨 층(31, 41)이 공기에 노출되어 상기 갈륨 층(31, 41) 상에 산화막(33, 43)이 형성되는 하나의 갈륨-산화막 부재 형성과정이 반복됨으로써, 형성된다.In the plurality of stacked gallium-oxide members 30 and 40, the gallium layers 31 and 41 are formed by a thermal evaporation process and the gallium layers 31 and 41 are exposed to air to form the gallium layers 31 and 41. It is formed by repeating the process of forming one gallium-oxide film member on which oxide films 33 and 43 are formed.

복수개로 적층된 갈륨-산화막 부재들(즉, 복수개의 갈륨-산화막 부재들)(30, 40)은 인듐 부재(20) 상에 배치된다.A plurality of stacked gallium-oxide film members (ie, a plurality of gallium-oxide film members) 30 and 40 are disposed on the indium member 20 .

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법을 간략하게 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법을 간략하게 나타낸 순서도이고, 도 4는 베이스 부재에 증착된 인듐 부재 상에 갈륨이 1회 증착되는 과정 및 그에 따른 증착된 갈륨의 상태를 나타내고, 도 5는 도 3의 인듐 부재 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)에 따른, 액체금속 박막 구조체의 변형률(Strain)에 대한 상대 저항값(R/R0)을 나타내고, 도 6은 도 3의 인듐 부재 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)에 따른, 50% 인장 변형에서 액체금속 박막 구조체의 해당 주사전자현미경법(Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지 및 에너지 분산 분광법(Energy Dispersive Spectroscopy, EDS) 매핑을 나타낸다.Figure 2 is a diagram briefly showing a method for manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a simplified view of a method for manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention 4 shows a process in which gallium is deposited once on an indium member deposited on a base member and the state of the deposited gallium accordingly, and FIG. 5 shows gallium per unit area deposited on an indium member of FIG. 3 The relative resistance value (R/R 0 ) for strain of the liquid metal thin film structure according to the mass (λ Ga ) of is shown, and FIG. 6 shows the mass of gallium per unit area deposited on the indium member of FIG. 3 ( Corresponding scanning electron microscopy (SEM) images and energy dispersive spectroscopy (EDS) mapping of the liquid metal thin film structure at 50% tensile strain according to λ Ga ) are shown.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법은 열 증착 공정을 포함한다. 1 to 6, a method of manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention includes a thermal evaporation process.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체의 구성요소인 인듐 부재(20)와, 갈륨-산화막 부재(30, 40)의 갈륨 층(31, 41)은 열 증착 공정으로 형성된다. The indium member 20 and the gallium layers 31 and 41 of the gallium-oxide film members 30 and 40, which are components of the multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention, are formed by a thermal evaporation process.

도 2의 (a)는 열 증착 공정을 위한 장치를 간략하게 나타낸 도면이다. Figure 2 (a) is a schematic diagram showing an apparatus for a thermal evaporation process.

밀폐용기(1)가 구비된다. 밀폐용기(1)는 바닥부재(2)와 개폐가 가능하게 결합될 수 있다. 개폐는 종래의 다양한 개폐방식이 이용될 수 있다.An airtight container 1 is provided. The airtight container 1 may be coupled to the bottom member 2 and open/close. For opening/closing, various conventional opening/closing methods may be used.

밀폐용기(1)는 공기가 유입될 수 있는 공기주입관(3)과 연결될 수 있으며, 공기주입관(3)은 밸브(Valve)(4)와 연결된다. 밸브(4)의 조작에 의해 공기는 공기주입관(3)을 통해 밀폐용기(1) 내로 유입될 수 있다.The airtight container 1 may be connected to an air injection pipe 3 through which air may flow, and the air injection pipe 3 may be connected to a valve 4. By operating the valve 4, air may be introduced into the airtight container 1 through the air injection pipe 3.

또한, 밀폐용기(1)는 진공펌프관(5)과 연결될 수 있으며, 진공펌프관(5)은 밀폐용기(1)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(Vacuum pump)(6)와 연결될 수 있다. 진공펌프(6)가 작동하면 밀폐용기(1)의 내부는 진공상태가 된다.In addition, the airtight container 1 may be connected to the vacuum pump pipe 5, and the vacuum pump pipe 5 may be connected to a vacuum pump 6 for creating a vacuum inside the airtight container 1. can When the vacuum pump 6 operates, the inside of the airtight container 1 is in a vacuum state.

밀폐용기(1)의 내부에는 기판 지지 부재(미도시)가 배치된다. 기판 지지 부재는 밀폐용기(1)의 내부에서 상부에 배치될 수 있다. Inside the sealed container 1, a substrate support member (not shown) is disposed. The substrate support member may be disposed on top of the inside of the sealed container (1).

기판 지지 부재는 베이스 부재(10)(도 2에서 'Substrate'를 가리킨다)를 지지한다. 구체적으로 기판 지지 부재의 하면에 베이스 부재(10)가 배치된다. 베이스 부재(10)는 기판 지지 부재의 하면에 탈부착이 가능하게 결합될 수 있다. The substrate support member supports the base member 10 ('substrate' in FIG. 2). Specifically, the base member 10 is disposed on the lower surface of the substrate support member. The base member 10 may be detachably coupled to the lower surface of the substrate support member.

또한, 밀폐용기(1)의 내부에는 원료(도 2에서 'Source'를 가리킨다)가 담기는 원료 가열 부재가 배치된다. 여기서 원료는 인듐(In)이나 갈륨(Ga)을 나타낸다.In addition, inside the airtight container 1, a raw material heating member containing a raw material (indicated by 'Source' in FIG. 2) is disposed. Here, the raw material represents indium (In) or gallium (Ga).

밀폐용기(1)의 내부에서 기판 지지 부재는 상부에 배치되고, 원료 가열 부재는 하부에 배치된다. 도 2에서 원료 가열 부재는 바닥부재(2)에 배치되어 있다.Inside the airtight container 1, the substrate support member is disposed on the upper side, and the raw material heating member is disposed on the lower side. In FIG. 2 , the raw material heating member is disposed on the bottom member 2 .

원료 가열 부재는 원료가 담기는 용기와, 상기 용기와 전기적으로 연결되고 원료를 가열할 수 있는 가열장치 및 전원(도 2에서 'Power supply'를 가리킨다) 등을 포함한다. 가열장치에 전원이 공급되면 용기는 일정한 온도까지 가열되며, 용기에 담긴 원료는 증발한다. The raw material heating member includes a container containing the raw material, a heating device electrically connected to the container and capable of heating the raw material, and a power source (indicated by 'power supply' in FIG. 2). When power is supplied to the heating device, the container is heated to a certain temperature, and the raw material contained in the container evaporates.

열 증착 공정으로, 베이스 부재(10) 상에 인듐 부재(20)가 형성되는 인듐 부재 형성 단계(S10)(도 3 참조)를 설명하면 다음과 같다. As a thermal evaporation process, the indium member forming step (S10) in which the indium member 20 is formed on the base member 10 (see FIG. 3) will be described as follows.

먼저, 베이스 부재(10)는 기판 지지 부재의 하면에 부착된다. First, the base member 10 is attached to the lower surface of the substrate support member.

본 발명의 실시예에 따라, 베이스 부재(10)의 표면에는 플라즈마 클리닝 처리(Plasma cleaning process)가 진행될 수 있다. 플라즈마 클리닝 처리는 일정한 압력에서 일정한 시간동안 진행될 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 클리닝 처리는 16Pa 이하의 압력에서 60초간 진행될 수 있다. 플라즈마 클리닝 처리는 베이스 부재(10)의 표면 상에 증발된 인듐(In)이 균일하게 증착되도록 한다. 플라즈마 클리닝 처리로 인해, 베이스 부재(10)의 표면이 활성화되어서(구체적으로, 표면의 에너지 준위가 증가하여) 베이스 부재(10)의 표면의 접착성이 향상된다. According to an embodiment of the present invention, a plasma cleaning process may be performed on the surface of the base member 10 . Plasma cleaning treatment may be performed at a constant pressure for a certain period of time. For example, the plasma cleaning treatment may be performed for 60 seconds at a pressure of 16 Pa or less. The plasma cleaning treatment allows evaporated indium (In) to be uniformly deposited on the surface of the base member 10 . Due to the plasma cleaning treatment, the surface of the base member 10 is activated (specifically, the energy level of the surface is increased), so that the adhesiveness of the surface of the base member 10 is improved.

또한, 밀폐용기(1) 내에서, 베이스 부재(10) 아래에는 원료 가열 부재가 배치된다. 원료 가열 부재의 용기에는 인듐이 담긴다.In addition, in the airtight container 1, a raw material heating member is disposed under the base member 10. The container of the raw material heating member contains indium.

그리고, 밀폐용기(1)와 연결된 공기주입관(3)의 밸브(4)를 닫고, 진공펌프(6)를 작동시켜 밀폐용기(1)의 내부를 진공상태가 되게 한다.Then, the valve 4 of the air injection pipe 3 connected to the airtight container 1 is closed, and the vacuum pump 6 is operated so that the inside of the airtight container 1 is in a vacuum state.

그리고, 용기와 전기적으로 연결된 가열장치에 전원이 공급되면, 용기가 가열되어 인듐은 증발한다. 증발된 인듐은 베이스 부재(10)에 증착된다. 도 4의 (a)는 베이스 부재(10)(PDMS) 상에 증착된 인듐(In) 층을 나타낸다. 여기서 인듐 층은 본 발명에서 인듐 부재(20)라 하며, 인듐 부재(20)는 인듐이 1회 증착되어 형성된 고체 금속층이다. 베이스 부재(10)에 증착된 인듐 부재(20)는 베이스 부재(10)에 대한 초기 전도성 경로와 접착력을 제공하는 고체 박막이다.Then, when power is supplied to the heating device electrically connected to the container, the container is heated and the indium evaporates. Evaporated indium is deposited on the base member 10 . Figure 4(a) shows an indium (In) layer deposited on the base member 10 (PDMS). Here, the indium layer is referred to as the indium member 20 in the present invention, and the indium member 20 is a solid metal layer formed by depositing indium once. The indium member 20 deposited on the base member 10 is a solid thin film that provides an initial conductive path and adhesion to the base member 10 .

인듐 부재 형성 단계(S10)에서 형성된 인듐 부재(20) 상에 갈륨 층(31)이 형성되는 제1 갈륨 층 형성 단계(S20)(도 3 참조)를 설명하면 다음과 같다. 갈륨 층(31)은 열 증착 공정으로 형성된다.The first gallium layer forming step ( S20 ) (see FIG. 3 ) of forming the gallium layer 31 on the indium member 20 formed in the indium member forming step ( S10 ) will be described as follows. The gallium layer 31 is formed by a thermal evaporation process.

베이스 부재(10)에 인듐 부재(20)가 형성된 이후에, 원료 가열 부재의 용기에 담긴 인듐을 제거한 후, 갈륨을 넣고, 진공펌프(6)를 작동시켜 밀폐용기(1)의 내부를 진공상태가 되게 할 수 있다. 그리고, 갈륨이 담긴 용기를 가열하여 갈륨을 증발시킬 수 있다. 또는 본 발명의 실시예에 따라, 원료 가열 부재에는 두개 이상의 용기가 구비될 수 있고, 각각의 용기에는 가열장치 및 전원이 구비될 수 있다. 이 경우에 하나의 용기에는 인듐을 채우고, 다른 하나의 용기에는 갈륨을 채운 후 밀폐용기(1)의 내부를 진공상태가 되게 할 수 있다. 그리고, 인듐이 담긴 용기를 가열하여 베이스 부재(10)에 인듐을 증착한 후, 인듐이 담긴 용기와 연결된 가열장치는 전원을 끊고, 갈륨이 담긴 용기를 가열하여 갈륨을 증발시킬 수 있다. 갈륨 증기(Ga vapor)는 인듐 부재(20) 상에 증착된다. 도 4의 (b)는 인듐 부재(20) 상에 증착된 갈륨 방울들(Ga droplets)을 나타낸다. 도 4의 (b)에서 'LM droplets'는 갈륨 방울들을 나타내며, 'LM'은 'Liquid Metal'(액체금속)의 약자이다. 갈륨 방울들은 액체상태이다.After the indium member 20 is formed in the base member 10, indium contained in the container of the raw material heating member is removed, gallium is added, and the vacuum pump 6 is operated to vacuum the inside of the airtight container 1. can become In addition, gallium may be evaporated by heating a container containing gallium. Alternatively, according to an embodiment of the present invention, the raw material heating member may be provided with two or more containers, and each container may be provided with a heating device and a power source. In this case, after filling one container with indium and filling the other container with gallium, the inside of the airtight container 1 may be in a vacuum state. In addition, after depositing indium on the base member 10 by heating the container containing indium, the heating device connected to the container containing indium is turned off and heating the container containing gallium to evaporate gallium. Gallium vapor (Ga vapor) is deposited on the indium member (20). (b) of FIG. 4 shows gallium droplets deposited on the indium member 20 . In (b) of FIG. 4, 'LM droplets' represent gallium droplets, and 'LM' is an abbreviation of 'Liquid Metal'. Gallium droplets are liquid.

갈륨 방울들이 고체상태의 인듐 부재(20) 상에 증착된 경우에, 갈륨 방울과 인듐 부재(20)는 서로 반응하여 액체상태의 갈륨-인듐 합금(도 4의 (b)에서 'GaIn Alloy'를 가리킨다)이 된다. 인듐 부재(20)는 갈륨을 습윤화하여 액체 합금을 형성하며, 갈륨-인듐 합금은 높은 표면 장력(응집력)으로 인해 물방울 형태(dropwise fashion)로 응축된다. When the gallium droplets are deposited on the indium member 20 in a solid state, the gallium droplets and the indium member 20 react with each other to form a liquid gallium-indium alloy ('GaIn Alloy' in FIG. 4(b)). point). The indium member 20 wets the gallium to form a liquid alloy, and the gallium-indium alloy condenses in a dropwise fashion due to high surface tension (cohesive force).

본 발명에서, 갈륨 층(Ga Layer)(31)은 갈륨 방울들(Ga droplets, LM droplets)로 형성될 수 있다. 또는, 갈륨 방울들이 모여 갈륨 층(31)이 형성될 수 있다. In the present invention, the gallium layer (Ga Layer) 31 may be formed of gallium droplets (Ga droplets, LM droplets). Alternatively, the gallium layer 31 may be formed by gathering gallium droplets.

그리고, 계속하여 갈륨이 담긴 용기를 가열하여 갈륨을 증발시키면, 갈륨 증기는 갈륨 방울에 추가되며, 갈륨 방울의 표면 장력(응집력)에 의해 작은 갈륨 방울들이 합쳐져 좀더 큰 갈륨 방울들이 만들어진다. 도 4의 (b)는 갈륨 방울들이 균일한 크기를 나타내고, 도 4의 (c)는 표면 장력에 의해 갈륨 방울들이 합쳐져 갈륨 방울의 체적이 증가한 것을 나타낸다. 도 4의 (b)는 인듐 부재(20) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 0.043 mg/cm2 인 경우에 갈륨 방울들의 상태를 나타낸다. 도 4의 (c)는 인듐 부재(20) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 0.22 mg/cm2 인 경우에 갈륨 방울들의 상태를 나타낸다.Then, when gallium is evaporated by continuously heating a container containing gallium, gallium vapor is added to the gallium droplets, and smaller gallium droplets are combined by the surface tension (cohesive force) of the gallium droplets to form larger gallium droplets. Figure 4(b) shows that the gallium droplets have a uniform size, and Figure 4(c) shows that the gallium droplets are combined by surface tension and the volume of the gallium droplets increases. (b) of FIG. 4 shows the state of gallium droplets when the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 is 0.043 mg/cm 2 . 4(c) shows the state of gallium droplets when the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 is 0.22 mg/cm 2 .

그리고, 계속하여 갈륨을 증발시켜 갈륨 방울의 체적이 더 증가하면, 갈륨 방울들이 인듐 부재(20) 및/또는 베이스 부재(10)에 붙으려는 성질(힘)보다 갈륨 방울들끼리 서로 합쳐지려는 성질(힘)이 더 강하여, 주변보다 큰 체적의 갈륨 방울들이 곳곳에 생성된다(도 4의 (d) 참조). 이와 같은 실시예는 갈륨 방울들의 크기가 불균일하고, 전기 전도도가 아주 약해지기 때문에, 전기 전도도의 안정성 면에서 바람직하지 않다. 도 4의 (d)는 인듐 부재(20) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 0.86 mg/cm2 인 경우에 갈륨 방울들의 상태를 나타낸다.And, when gallium is continuously evaporated to increase the volume of the gallium droplets, the gallium droplets tend to merge with each other rather than the property (force) of the gallium droplets to attach to the indium member 20 and/or the base member 10. (force) is stronger, so gallium droplets with a larger volume than the surroundings are generated here and there (see (d) in FIG. 4). Such an embodiment is not preferable in terms of electrical conductivity stability because the size of the gallium droplets is non-uniform and the electrical conductivity becomes very weak. (d) of FIG. 4 shows the state of gallium droplets when the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 is 0.86 mg/cm 2 .

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체의 전기적 안정성(예를 들어, 전기 전도도의 안정성)을 위해, 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은 계속 증가되어서는 안되며, 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 소정의 값(질량)이 될 때 까지만 갈륨을 증발시켜야 한다. 여기서, 소정의 값(질량)은 도 4의 (d)의 실시예에서 볼 수 있듯이, 주변보다 큰 체적의 갈륨 방울들이 곳곳에 생성되기 전 까지의 값(질량)일 수 있다. Therefore, for electrical stability (eg, electrical conductivity stability) of the multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention, the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 is continuously It should not be increased, and gallium should be evaporated only until the mass (λ Ga ) of gallium per unit area deposited on the indium member 20 reaches a predetermined value (mass). Here, the predetermined value (mass) may be a value (mass) until gallium droplets having a larger volume than the surroundings are generated here and there, as can be seen in the embodiment of FIG. 4(d).

좀더 구체적으로 정의하면, 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은, 갈륨 방울들 사이의 표면 장력이 갈륨 방울과 인듐 부재(20) 및/또는 베이스 부재(10) 사이의 접착력보다 작을 때(같거나 크지 않을 때) 까지인, 소정의 값(질량)이 되도록 갈륨을 증발시켜야 한다.More specifically, the mass of gallium per unit area deposited on the indium member 20 (λ Ga ) is the surface tension between the gallium droplets and the indium member 20 and/or the base member 10. Gallium must be evaporated to a certain value (mass), until it is less than (equal to or not greater than) the adhesive force of .

도 1, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 도 4의 (c)의 실시예가 도 4의 (b)와 (d)의 실시예보다 전기적 안정성이 우수함을 알 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 4 to 6 , it can be seen that the embodiment of FIG. 4 (c) has better electrical stability than the embodiments of FIGS. 4 (b) and (d).

도 5의 액체금속 박막 구조체의 변형률(Strain)에 대한 상대 저항값(R/R0)을 살펴보면, 도 4의 (c)의 실시예는 액체금속 박막 구조체에 변형이 행해져도 저항값이 초기 저항값으로 되돌아오는 반면, 도 4의 (b)와 (d)의 실시예는 저항값이 초기 저항값으로 되돌아오지 않음을 알 수 있다.Looking at the relative resistance value (R/R 0 ) for the strain of the liquid metal thin film structure of FIG. 5, in the embodiment of FIG. 4 (c), even if the liquid metal thin film structure is deformed, the resistance value is the initial resistance On the other hand, it can be seen that the resistance value does not return to the initial resistance value in the embodiments of FIG. 4 (b) and (d).

또한, 도 6을 살펴보면, 도 4의 (c)의 실시예는 도 4의 (b)와 (d)의 실시예와 달리, 갈륨 층(31)의 표면이 균일하고, 갈륨 층(31)에 균열(틈)이 없으며, 베이스 부재(10)의 상태가 양호함을 알 수 있다. 구체적으로, 갈륨이 붉은색, 인듐이 노란색을 나타내는 성분분석 결과를 살펴보면, 도 4의 (b)와 (d)의 실시예는 다수의 균열(틈)들이 발생하였는데, 그 이유는 (b)의 실시예는 갈륨의 양이 부족하여 인듐 부재(20)를 모두 덮지 못하였기 때문에 균열이 발생한 것이며, (d)의 실시예는 갈륨의 분포가 불균일하여 갈륨의 양이 상대적으로 적은 부분에서 균열이 발생한 것이다. In addition, looking at FIG. 6, the embodiment of FIG. 4 (c), unlike the embodiments of (b) and (d) of FIG. 4, the surface of the gallium layer 31 is uniform, and the gallium layer 31 It can be seen that there are no cracks (gaps) and that the base member 10 is in good condition. Specifically, looking at the component analysis results showing that gallium is red and indium is yellow, a number of cracks (gaps) occurred in the examples of FIG. 4 (b) and (d), because of (b) In the embodiment, cracks occurred because the amount of gallium was insufficient to cover all of the indium member 20, and in the embodiment (d), the distribution of gallium was non-uniform, causing cracks to occur in areas where the amount of gallium was relatively small. will be.

도 7은 용기에서 증발된 갈륨의 질량에 대한 인듐 부재에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량을 나타낸다.7 shows the mass of gallium per unit area deposited on the indium element relative to the mass of gallium evaporated in the vessel.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은 용기에서 증발된 갈륨의 질량으로부터 미리 알 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 7 , the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 can be known in advance from the mass of gallium evaporated from the container.

용기에서 증발된 갈륨의 질량과 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량을 실험을 통해 각각 측정 및 대비함으로써, 필요로 하는 인듐 부재(20)에 증착될 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은 용기에서 증발시킬 갈륨의 질량을 조절함으로써 조절이 가능하다(결정될 수 있다). By measuring and comparing the mass of gallium evaporated from the vessel and the mass of gallium per unit area deposited on the indium member 20 through experiments, respectively, the mass of gallium per unit area to be deposited on the indium member 20 (λ Ga ) can be controlled (can be determined) by controlling the mass of gallium to be evaporated in the vessel.

인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이, 갈륨 방울들 사이의 표면 장력이 갈륨 방울과 인듐 부재(20) 및/또는 베이스 부재(10) 사이의 접착력보다 작을 때(같거나 크지 않을 때) 까지인, 소정의 값(질량)에 도달하면 갈륨이 담긴 용기의 가열을 멈추어 더 이상 갈륨을 증발시키지 않는다.When the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 is smaller than the adhesive force between the gallium droplets and the indium member 20 and/or the base member 10 ( When a certain value (mass) is reached, the heating of the vessel containing gallium is stopped so that gallium is no longer evaporated.

또는, 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이, 갈륨 방울들 사이의 표면 장력이 갈륨 방울과 인듐 부재(20) 및/또는 베이스 부재(10) 사이의 접착력보다 작을 때(같거나 크지 않을 때) 까지인, 소정의 값(질량)이 되도록 하는 갈륨의 양만을 용기에 담아 그 양만 증발시킬 수 있다.Alternatively, when the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the indium member 20 is smaller than the adhesive force between the gallium droplets and the indium member 20 and/or the base member 10, the surface tension between the gallium droplets is smaller. Only the amount of gallium that becomes a predetermined value (mass), which is until the time (not equal or greater), can be evaporated only by putting it in a container.

갈륨 미세 방울들의 균일한 층이 증착된 후에는 이를 대기 중에 노출시켜 갈륨 방울들 상에 산화막이 형성되도록 한다. 산화막 형성은, 증착된 갈륨 방울들을 표면 산화물로 밀봉하여 이후의 갈륨 증착 동안 새로운 갈륨 방울들이 성장할 수 있도록 한다.After a uniform layer of gallium microdroplets is deposited, it is exposed to the atmosphere to form an oxide film on the gallium droplets. Oxide formation seals the deposited gallium droplets with a surface oxide to allow new gallium droplets to grow during subsequent gallium deposition.

제1 갈륨 층 형성 단계(S20)에서 형성된 갈륨 층(31) 상에 산화막(33)이 형성되는 제1 산화막 형성 단계(S30)(도 3 참조)를 설명하면 다음과 같다. The first oxide film forming step (S30) in which the oxide film 33 is formed on the gallium layer 31 formed in the first gallium layer forming step (S20) (see FIG. 3) will be described as follows.

도 8은 베이스 부재(PDMNS)에 인듐을 증착하고, 증착된 인듐 부재 상에 갈륨 증착 - 산화막 형성 - 갈륨 증착하는 과정을 나타낸다.8 illustrates a process of depositing indium on the base member PDMNS and depositing gallium on the deposited indium member - forming an oxide film - depositing gallium.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 산화막(33)은 제1 갈륨 층 형성 단계(S20)에서 형성된 갈륨 층(31) 상에 형성된다. 산화막(33)은 갈륨 층(31)이 공기에 노출되어 형성되고, 갈륨 층(31)을 덮는다.1 to 8 , an oxide film 33 is formed on the gallium layer 31 formed in the first gallium layer forming step (S20). The oxide film 33 is formed by exposing the gallium layer 31 to air, and covers the gallium layer 31 .

제1 갈륨 층 형성 단계(S20)에서, 인듐 부재(20)에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 소정의 값(질량)이 되면, 공기주입관(3)과 연결된 밸브(4)를 열어 밀폐용기(1)의 내부로 공기를 주입시킨다. 인듐 부재(20) 상에 증착된 갈륨 층(31)(갈륨 방울들, LM droplets)을 공기에 충분히 노출시켜, 갈륨 층(31)에 산화막(33)(Oxide skin, Ga2O3 skin)이 형성되도록 한다(도 8에서 'Passivation'을 가리킨다). In the first gallium layer forming step (S20), when the mass (λ Ga ) of gallium per unit area deposited on the indium member 20 reaches a predetermined value (mass), the valve 4 connected to the air injection pipe 3 Open to inject air into the airtight container (1). The gallium layer 31 (gallium droplets, LM droplets) deposited on the indium member 20 is sufficiently exposed to air to form an oxide film 33 (oxide skin, Ga 2 O 3 skin) on the gallium layer 31. Let it form (indicates 'Passivation' in FIG. 8).

산화막(33)은 갈륨 층(31)(예로, 제1 갈륨 층)과 갈륨 층(41)(예로, 제2 갈륨 층) 사이를 구분하는 일종의 장벽 역할을 한다. 갈륨 층(31, 41)들 사이를 산화막(33)으로 구분하는 이유는, 하나의 갈륨 층에 갈륨의 양이 너무 많으면, 갈륨의 분포가 불균일하게 되어 전기 전도도가 낮아지기 때문이다. 예를 들어 설명하면, 10(단위는 생략하고 숫자로만 설명한다)만큼의 갈륨의 양이 증착되는 경우에, 갈륨 층들 사이에 산화막이 없으면 10만큼의 갈륨의 양이 하나의 층을 형성한다. 그러나 5만큼의 갈륨의 양이 증착된 후 공기에 노출되면, 5만큼의 갈륨의 양이 증착된 갈륨 층(31)(예로, 제1 갈륨 층) 상에는 산화막(33)(예로, 제1 산화막)이 형성되고, 그리고 나머지 5만큼의 갈륨의 양이 증착되면, 제1 산화막 상에 새로운 5만큼의 갈륨의 양이 증착된 갈륨 층(41)(예로, 제2 갈륨 층)이 형성된다. 제작에 필요한 많은 양의 갈륨이 산화막으로 구분되어 증착됨으로써, 박막의 전기적 안정성은 강건하게 된다. The oxide film 33 serves as a kind of barrier between the gallium layer 31 (eg, the first gallium layer) and the gallium layer 41 (eg, the second gallium layer). The reason why the gallium layers 31 and 41 are separated by the oxide film 33 is that, if the amount of gallium in one gallium layer is too large, the distribution of gallium becomes non-uniform and electrical conductivity is lowered. For example, when an amount of gallium equal to 10 (units are omitted and only numbers are described) is deposited, if there is no oxide film between the gallium layers, an amount of gallium equal to 10 forms one layer. However, when an amount of gallium equal to 5 is deposited and then exposed to air, an oxide film 33 (eg, a first oxide film) is formed on the gallium layer 31 (eg, the first gallium layer) on which the amount of gallium equal to 5 is deposited. is formed, and when the remaining 5 amount of gallium is deposited, a new gallium layer 41 (eg, a second gallium layer) in which an amount of 5 gallium is deposited is formed on the first oxide film. Since a large amount of gallium required for manufacturing is separated and deposited as an oxide film, the electrical stability of the thin film becomes robust.

제1 산화막 형성 단계(S30)에서 형성된 산화막(33) 상에 갈륨 층(41)이 형성되는 제2 갈륨 층 형성 단계(S40)(도 3 참조)를 설명하면 다음과 같다. 갈륨 층(41)은 열 증착 공정으로 형성된다. The second gallium layer forming step ( S40 ) (see FIG. 3 ) in which the gallium layer 41 is formed on the oxide film 33 formed in the first oxide film forming step ( S30 ) will be described as follows. The gallium layer 41 is formed by a thermal evaporation process.

제2 갈륨 층 형성 단계(S40)는 상술한 제1 갈륨 층 형성 단계(S20)와 동일한 방법으로 진행된다. The second gallium layer forming step (S40) is performed in the same manner as the first gallium layer forming step (S20) described above.

제1 산화막 형성 단계(S30)에서 산화막(33)이 형성되면, 원료 가열 부재의 용기에 갈륨을 넣고, 진공펌프(6)를 작동시켜 밀폐용기(1)의 내부를 진공상태가 되게 할 수 있다. 그리고, 갈륨이 담긴 용기를 가열하여 갈륨을 증발시킬 수 있다. 갈륨 증기(Ga vapor)는 산화막(33) 상에 증착된다. 산화막(33) 상에는 새로운 갈륨 층(41)(갈륨 방울들, LM droplets)이 형성된다. 갈륨 방울들은 액체상태이다.When the oxide film 33 is formed in the first oxide film forming step (S30), gallium is put into the container of the raw material heating member, and the vacuum pump 6 is operated to bring the inside of the sealed container 1 into a vacuum state. . In addition, gallium may be evaporated by heating a container containing gallium. Gallium vapor (Ga vapor) is deposited on the oxide film (33). On the oxide film 33, a new gallium layer 41 (gallium droplets, LM droplets) is formed. Gallium droplets are liquid.

계속하여 갈륨이 담긴 용기를 가열하여 갈륨을 증발시키면, 갈륨 증기는 갈륨 방울에 추가되며, 갈륨 방울의 표면 장력에 의해 작은 갈륨 방울들이 합쳐져 좀더 큰 갈륨 방울들이 만들어진다. When gallium is evaporated by continuously heating a container containing gallium, gallium vapor is added to the gallium droplets, and smaller gallium droplets are joined together by the surface tension of the gallium droplets to form larger gallium droplets.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체의 전기적 안정성(예를 들어, 전기 전도도의 안정성)을 위해, 산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은 계속 증가되어서는 안 되며, 산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 소정의 값(질량)이 될 때 까지만 갈륨을 증발시켜야 한다. 여기서, 소정의 값(질량)은 도 4의 (d)의 실시예에서 볼 수 있듯이, 주변보다 큰 체적의 갈륨 방울들이 곳곳에 생성되기 전 까지의 값(질량)일 수 있다. For electrical stability (eg, stability of electrical conductivity) of the multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention, the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the oxide film 33 is continuously increased, , and gallium should be evaporated only until the mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the oxide film 33 reaches a predetermined value (mass). Here, the predetermined value (mass) may be a value (mass) until gallium droplets having a larger volume than the surroundings are generated here and there, as can be seen in the embodiment of FIG. 4(d).

좀더 구체적으로 정의하면, 산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은, 갈륨 방울들 사이의 표면 장력이 갈륨 방울과 산화막 사이의 접착력보다 작을 때(같거나 크지 않을 때) 까지인, 소정의 값(질량)이 되도록 갈륨을 증발시켜야 한다.More specifically, the mass of gallium per unit area deposited on the oxide film 33 (λ Ga ) is when the surface tension between gallium droplets is smaller than (equal to or greater than) the adhesive force between gallium droplets and the oxide film. Gallium must be evaporated to a predetermined value (mass).

제2 갈륨 층 형성 단계(S40)에서 산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)은, 상술한 제1 갈륨 층 형성 단계(S20)에서 인듐 부재(20) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)과 동일할 수 있다. The mass of gallium per unit area (λ Ga ) deposited on the oxide film 33 in the second gallium layer forming step (S40) is obtained from the deposited on the indium member 20 in the above-described first gallium layer forming step (S20). It may be equal to the mass of gallium per unit area (λ Ga ).

산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이, 갈륨 방울들 사이의 표면 장력이 갈륨 방울과 산화막 사이의 접착력보다 작을 때(같거나 크지 않을 때) 까지인, 소정의 값(질량)에 도달하면 갈륨이 담긴 용기의 가열을 멈추어 더 이상 갈륨을 증발시키지 않는다.The mass of gallium per unit area deposited on the oxide film 33 (λ Ga ) is a predetermined value, until the surface tension between gallium droplets is less than (equal to or not greater than) the adhesive force between gallium droplets and the oxide film. When it reaches (mass), it stops heating the vessel containing the gallium and no longer evaporates gallium.

또는, 산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이, 갈륨 방울들 사이의 표면 장력이 갈륨 방울과 산화막 사이의 접착력보다 작을 때(같거나 크지 않을 때) 까지인, 소정의 값(질량)이 되도록 하는 갈륨의 양만을 용기에 담아 그 양만 증발시킬 수 있다.Alternatively, a certain mass (λ Ga ) of gallium per unit area deposited on the oxide film 33 is until the surface tension between the gallium droplets is less than (equal to or not greater than) the adhesive force between the gallium droplets and the oxide film. Only the amount of gallium that makes the value (mass) of

제2 갈륨 층 형성단계(S40)에서 형성된 갈륨 층(41) 상에 산화막(43)이 형성되는 제2 산화막 형성 단계(S50)(도 3 참조)를 설명하면 다음과 같다. The second oxide film forming step (S50) in which the oxide film 43 is formed on the gallium layer 41 formed in the second gallium layer forming step (S40) (see FIG. 3) will be described as follows.

산화막(43)은 제2 갈륨 층 형성 단계(S40)에서 형성된 갈륨 층(41) 상에 형성된다. 산화막(43)은 갈륨 층(41)이 공기에 노출되어 형성되고, 갈륨 층(41)을 덮는다.The oxide film 43 is formed on the gallium layer 41 formed in the second gallium layer forming step (S40). The oxide film 43 is formed by exposing the gallium layer 41 to air, and covers the gallium layer 41 .

제2 산화막 형성 단계(S50)는 상술한 제1 산화막 형성 단계(S30)와 동일한 방법으로 진행된다.The second oxide film forming step (S50) is performed in the same manner as the first oxide film forming step (S30) described above.

제2 갈륨 층 형성단계(S40)에서, 산화막(33) 상에 증착된 단위 면적당 갈륨의 질량(λGa)이 소정의 값(질량)이 되면, 공기주입관(3)과 연결된 밸브(4)를 열어 밀폐용기(1)의 내부로 공기를 주입시킨다. 산화막(33) 상에 증착된 갈륨 층(41)(갈륨 방울들, LM droplets)을 공기에 충분히 노출시켜, 갈륨 층(41)에 산화막(43)(Oxide skin, Ga2O3 skin)이 형성되도록 한다. In the second gallium layer forming step (S40), when the mass (λ Ga ) of gallium per unit area deposited on the oxide film 33 reaches a predetermined value (mass), the valve 4 connected to the air injection pipe 3 Open and inject air into the airtight container (1). The gallium layer 41 (gallium droplets, LM droplets) deposited on the oxide film 33 is sufficiently exposed to air to form an oxide film 43 (oxide skin, Ga 2 O 3 skin) on the gallium layer 41 Let it be.

제2 산화막 형성 단계(S50)에서 형성된 산화막(43)은, 상술한 제1 산화막 형성 단계(S30)에서 형성된 산화막(33)과 동일한 역할을 한다.The oxide film 43 formed in the second oxide film forming step ( S50 ) plays the same role as the oxide film 33 formed in the above-described first oxide film forming step ( S30 ).

제2 산화막 형성 단계(S50) 이후에는, 제2 갈륨 층 형성 단계(S40)와 제2 산화막 형성 단계(S50)를 반복 실시하여, 갈륨 층과 산화막이 복수개로 적층된 구조를 생성할 수 있다. 즉, 복수개로 적층된 갈륨-산화막 부재들을 생성할 수 있다. 도 2의 (b)는 갈륨 증착과 산화막 형성을 4회 반복(N=1(1*LBL) ~ N=4(4*LBL))한 것을 나타낸다. 여기서 LBL은 Layer-By-Layer를 뜻한다. After the second oxide film forming step (S50), the second gallium layer forming step (S40) and the second oxide film forming step (S50) are repeatedly performed to create a structure in which a plurality of gallium layers and oxide films are stacked. That is, it is possible to create a plurality of stacked gallium-oxide film members. 2(b) shows that gallium deposition and oxide film formation are repeated 4 times (N=1(1*LBL) to N=4(4*LBL)). Here, LBL stands for Layer-By-Layer.

증착된 인듐 부재(20) 상에 갈륨 증착(31, 41)과 산화막(33, 43) 형성을 반복하는 횟수에 따라(즉, 갈륨-산화막 부재(30, 40)의 개수에 따라), 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 그 물리적 특성 및 전기적 특성을 달리한다. 도 9는 인듐 부재 상에 증착된 갈륨-산화막 부재의 개수(Number of Ga Layers)에 따른 시트 저항값(Sheet Resistance)을 나타낸다. 갈륨-산화막 부재의 개수가 증가할수록 시트 저항값이 낮아져 전기 전도도는 증가함을 알 수 있다. 또한, 도 10은 갈륨-산화막 부재의 개수(N=4)에 따른 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체의 상대 저항값을 나타낸다. 여기서 적층식 액체금속 박막 구조체는 상대 저항값을 측정하기 전에 50%까지의 변형률(Strain)을 가졌다. 갈륨-산화막 부재의 개수가 증가할수록 상대 저항값이 낮아짐을 알 수 있다.According to the number of repetitions of gallium deposition (31, 41) and oxide film (33, 43) formation on the deposited indium member (20) (ie, according to the number of gallium-oxide film members (30, 40)), the present invention The laminated liquid metal thin film structure according to the embodiment has different physical and electrical characteristics. 9 shows sheet resistance according to the number of gallium-oxide members (Number of Ga Layers) deposited on an indium member. It can be seen that as the number of gallium-oxide film members increases, the sheet resistance value decreases and the electrical conductivity increases. In addition, FIG. 10 shows the relative resistance value of the multilayer liquid metal thin film structure according to the number of gallium-oxide members (N=4) according to an embodiment of the present invention. Here, the laminated liquid metal thin film structure had a strain of up to 50% before measuring the relative resistance value. It can be seen that the relative resistance value decreases as the number of gallium-oxide film members increases.

본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법은 종래의 방법과 비교하여 몇 가지 특징들을 갖는다. The method for manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention has several characteristics compared to conventional methods.

첫째, 인듐 부재(20)는 개개의 갈륨 방울들에 산화막이 있는 경우에도 베이스 부재(10)(PDMS)의 초기 전도성 경로를 생성할 뿐만 아니라 갈륨의 결합 층을 제공한다. 인듐 부재(20)는, 전도성 네트워크(conductive networks)를 형성하기 위한 변형으로, 갈륨 방울들의 파열이 가능하게 한다. First, the indium element 20 provides a bonding layer of gallium as well as creating the initial conductive path of the base element 10 (PDMS) even if there is an oxide film on the individual gallium droplets. The indium element 20 enables rupture of gallium droplets, with deformation to form conductive networks.

둘째, 증착과 산화막 형성의 반복된 사이클은 산화막으로 분리된 여러 개의 얇은 갈륨 층의 안정적인 증착을 허용하여 시트 저항(sheet resistance)과 게이지 계수(gauge factor)와 같은 필름 특성의 제어 가능성을 가능하게 한다.Second, repeated cycles of deposition and oxide formation allow stable deposition of multiple thin gallium layers separated by an oxide film, enabling controllability of film properties such as sheet resistance and gauge factor. .

상술한 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는, 인듐에 갈륨이 적층식(layer-by-layer)으로 증착된, 초기 전기 전도도가 높은 액체금속 액적기반 미세 구조체(liquid metal droplet-based microstructure)이다. 상기 구조체에 인장 변형이 적용되면, 액체금속 미세액적(microdroplets)의 산화막(oxide skin)이 파열되어 전기 전도성이 향상된 구조화된 액체금속 미세규모 네트워크 필름(Liquid Metal Microscale Network film, LMMN film)이 형성될 수 있다. 상기 구조체가 갖는 전기 전도도의 추가적인 향상은 상기 구조체에 더 큰 인장 변형을 적용하여 얻을 수 있다. 액체금속 미세액적의 추가 파열로 액체금속 미세규모 네트워크의 연결은 강화될 수 있다.The multilayer liquid metal thin film structure according to the embodiment of the present invention described above is a liquid metal droplet-based microstructure in which gallium is deposited on indium in a layer-by-layer manner and has high initial electrical conductivity. based microstructure). When tensile strain is applied to the structure, the oxide skin of liquid metal microdroplets is ruptured to form a structured liquid metal microscale network film (LMMN film) with improved electrical conductivity. It can be. Further enhancement of the electrical conductivity of the structure can be obtained by applying a larger tensile strain to the structure. Further rupture of the liquid metal microdroplets can strengthen the connectivity of the liquid metal microscale network.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 높은 전기 전도도와 인장에 대한 강건성을 가진다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법은 열 증착 공정을 이용하므로 자동화가 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체 및 이를 제조하는 방법은 적층식 공정을 이용함으로써 박막을 이루는 액체금속 층의 개수를 조절할 수 있고, 이에 따라 사전에 설계하여 목표하는 전기적 특성(예를 들어 게이지율, 시트저항 등)을 가진 박막을 제작할 수 있다.The multilayer liquid metal thin film structure according to the above-described embodiment of the present invention has high electrical conductivity and robustness against tension. In addition, the method of manufacturing the multilayer liquid metal thin film structure according to the embodiment of the present invention can be automated because it uses a thermal evaporation process. In addition, in the multilayer liquid metal thin film structure and method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the number of liquid metal layers constituting the thin film can be adjusted by using a multilayer process, and accordingly, electrical characteristics designed in advance to be targeted. (For example, gauge factor, sheet resistance, etc.) can be produced.

또한, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체는 얇은 두께(2 μm 이하), 높은 인장률(100%) 및 높은 전기 전도도(2.37 ㅧ 106 S m-1 )를 가지기 때문에 소프트 일렉트로닉스(Soft Electronics), 특히 피부에 부착하는 형태의 차세대 웨어러블 산업에 응용이 가능하다. In addition, the laminated liquid metal thin film structure according to the embodiment of the present invention described above has a thin thickness (2 μm or less), high tensile rate (100%) and high electrical conductivity (2.37 ㅧ 10 6 S m −1 ). It can be applied to soft electronics, especially the next-generation wearable industry in the form of attaching to the skin.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체가 적용된 산업상 응용 가능한 실시예를 나타낸다.11 to 13 show an industrially applicable embodiment to which the laminated liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention is applied.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 적층식 액체금속 박막 구조체를 센서의 형태로 제작하여 피부에 붙인 상태를 나타낸다. 이를 통해 손가락 관절의 각도를 측정할 수 있고, 도 12의 실시예와 같이 로봇 손과의 텔레오퍼레이션(Teleoperation)을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 도 13의 실시예와 같이 액체금속으로 회로를 패터닝(patterning)하여 박막의 형태로 제작할 수 있다. 터치 센싱 패드 부분과 회로 모두 적층식 액체금속 박막 구조체로 제작되었으며, 피부에 안정적으로 부착된 상태에서 센싱(sensing) 및 LED의 점등이 잘 수행됨을 확인할 수 있었다.11 shows a state in which a laminated liquid metal thin film structure according to an embodiment of the present invention is fabricated in the form of a sensor and attached to the skin. Through this, it is possible to measure the angle of the finger joint, and it is possible to perform teleoperation with the robot hand as in the embodiment of FIG. 12 . In addition, as in the embodiment of FIG. 13 , the circuit may be patterned with liquid metal to be manufactured in the form of a thin film. Both the touch sensing pad part and the circuit were made of a laminated liquid metal thin film structure, and it was confirmed that sensing and LED lighting were performed well while stably attached to the skin.

이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, etc. described in the embodiments above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and variations should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 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. 즉, 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.In addition, although the embodiment has been described above, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art to the present invention pertain to the above to the extent that does not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified are possible. That is, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modifying it. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

1: 밀폐용기 2: 바닥부재
3: 공기주입관 4: 밸브
5: 진공펌프관 6: 진공펌프
10: 베이스 부재 20: 인듐 부재
30: 제1 갈륨-산화막 부재
31: 제1 갈륨-산화막 부재의 갈륨 층
33: 제1 갈륨-산화막 부재의 산화막
40: 제2 갈륨-산화막 부재
41: 제2 갈륨-산화막 부재의 갈륨 층
43: 제2 갈륨-산화막 부재의 산화막1: airtight container 2: bottom member
3: air injection pipe 4: valve
5: vacuum pump pipe 6: vacuum pump
10: base member 20: indium member
30: first gallium-oxide film member
31: gallium layer of the first gallium-oxide film member
33: Oxide film of the first gallium-oxide film member
40: second gallium-oxide film member
41: gallium layer of the second gallium-oxide film member
43: oxide film of the second gallium-oxide film member

Claims (14)

베이스 부재;
상기 베이스 부재 상에 배치된 인듐 부재; 및
상기 인듐 부재 상에 배치된 복수개의 갈륨-산화막 부재들;을 포함하는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
base member;
an indium member disposed on the base member; and
A multilayer liquid metal thin film structure comprising: a plurality of gallium-oxide film members disposed on the indium member.
 제 1 항에 있어서,
상기 베이스 부재는 플랙서블(flexible)한 재질인, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 1,
The base member is a flexible (flexible) material, laminated liquid metal thin film structure.
 제 1 항에 있어서,
상기 인듐 부재는 인듐(In)을 구성성분으로 하고, 소정의 두께를 갖는 층인, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 1,
The indium member is a layer having indium (In) as a component and having a predetermined thickness, a laminated liquid metal thin film structure.
 제 1 항에 있어서,
상기 인듐 부재는, 상기 베이스 부재 상에, 열 증착 공정으로 형성되는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 1,
The indium member is formed on the base member by a thermal evaporation process, the laminated liquid metal thin film structure.
 제 1 항에 있어서,
상기 갈륨-산화막 부재는 갈륨(Ga)을 구성성분으로 하는 층(이를 '갈륨 층'이라 한다)과, 상기 갈륨 층 위에 배치된 산화막을 포함하는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 1,
The gallium-oxide film member includes a layer containing gallium (Ga) as a component (this is referred to as a 'gallium layer') and an oxide film disposed on the gallium layer.
 제 5 항에 있어서,
상기 갈륨 층은 열 증착 공정으로 형성되는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 5,
The gallium layer is formed by a thermal evaporation process, a multilayer liquid metal thin film structure.
 제 5 항에 있어서,
상기 산화막은 상기 갈륨 층이 공기에 노출되어 형성되고, 상기 갈륨 층을 덮는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 5,
The oxide film is formed by exposing the gallium layer to air and covers the gallium layer.
 제 5 항에 있어서,
상기 갈륨-산화막 부재는, 열 증착 공정으로 갈륨 층이 형성되고 상기 갈륨 층이 공기에 노출되어 상기 갈륨 층 상에 산화막이 형성되는 갈륨-산화막 부재 형성과정에 의해, 형성되는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 5,
The gallium-oxide film member is formed by a gallium-oxide film member formation process in which a gallium layer is formed by a thermal evaporation process and the gallium layer is exposed to air to form an oxide film on the gallium layer, a laminated liquid metal thin film. struct.
 제 8 항에 있어서,
복수개로 적층된 상기 갈륨-산화막 부재들은 상기 갈륨-산화막 부재 형성과정이 반복됨으로써 형성되는, 적층식 액체금속 박막 구조체.
According to claim 8,
The gallium-oxide film members stacked in plurality are formed by repeating the process of forming the gallium-oxide film member, laminated liquid metal thin film structure.
 베이스 부재 상에 인듐 부재가 형성되는, 인듐 부재 형성 단계;
상기 인듐 부재 상에 갈륨 층이 형성되는, 제1 갈륨 층 형성 단계;
상기 제1 갈륨 층 형성 단계에서 형성된 상기 갈륨 층 상에 산화막이 형성되는, 제1 산화막 형성 단계;
상기 제1 산화막 형성 단계에서 형성된 상기 산화막 상에 갈륨 층이 형성되는, 제2 갈륨 층 형성 단계; 및
상기 제2 갈륨 층 형성 단계에서 형성된 상기 갈륨 층 상에 산화막이 형성되는, 제2 산화막 형성 단계;를 포함하는, 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법.
an indium member forming step in which an indium member is formed on the base member;
a first gallium layer forming step in which a gallium layer is formed on the indium member;
a first oxide film forming step in which an oxide film is formed on the gallium layer formed in the first gallium layer forming step;
a second gallium layer forming step in which a gallium layer is formed on the oxide film formed in the first oxide film forming step; and
A method for manufacturing a multi-layered liquid metal thin film structure comprising a; forming a second oxide film, wherein an oxide film is formed on the gallium layer formed in the second gallium layer forming step.
 제 10 항에 있어서,
상기 인듐 부재 형성 단계에서,
상기 베이스 부재는 플랙서블(flexible)한 재질이고,
상기 인듐 부재는 인듐(In)을 구성성분으로 하고, 소정의 두께를 갖는 층이고,
상기 인듐 부재는, 상기 베이스 부재 상에, 열 증착 공정으로 형성되는, 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법.
According to claim 10,
In the step of forming the indium member,
The base member is a flexible material,
The indium member is a layer containing indium (In) as a component and having a predetermined thickness,
The indium member is formed on the base member by a thermal evaporation process, a method for manufacturing a multilayer liquid metal thin film structure.
 제 10 항에 있어서,
상기 제1 갈륨 층 형성 단계 및 제2 갈륨 층 형성 단계에서,
상기 갈륨 층은 갈륨(Ga)을 구성성분으로 하는 층이고,
상기 갈륨 층은 열 증착 공정으로 형성되는, 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법.
According to claim 10,
In the first gallium layer forming step and the second gallium layer forming step,
The gallium layer is a layer containing gallium (Ga) as a component,
The gallium layer is formed by a thermal evaporation process, a method for manufacturing a laminated liquid metal thin film structure.
 제 10 항에 있어서,
상기 제1 산화막 형성 단계 및 제2 산화막 형성 단계에서,
상기 산화막은 상기 갈륨 층이 공기에 노출되어 형성되고, 상기 갈륨 층을 덮는, 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법.
According to claim 10,
In the first oxide film forming step and the second oxide film forming step,
The oxide film is formed by exposing the gallium layer to air and covers the gallium layer.
 제 10 항에 있어서,
상기 제2 산화막 형성 단계 이후에, 상기 제2 갈륨 층 형성 단계와 제2 산화막 형성 단계를 반복하여, 갈륨 층과 산화막이 복수개로 적층된 구조를 생성하는, 적층식 액체금속 박막 구조체를 제조하는 방법.According to claim 10,
After the second oxide film forming step, the second gallium layer forming step and the second oxide film forming step are repeated to create a structure in which a plurality of gallium layers and oxide films are stacked. .
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