WO2011099760A2 - 입자 및 그 제조방법 - Google Patents

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auxiliary
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윤경병
손필국
박혜령
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서강대학교산학협력단
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    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated

Definitions

  • the present application relates to a particle and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a particle of various models having a size of several nanometers (nm) to several tens of micrometers ( ⁇ m) and a method of manufacturing the same.
  • Aligning nanoparticles or microparticles in specific arrangements is a very important area in modern science and technology.
  • the particles In order to use the aforementioned particle arrays in high precision materials and devices, the particles must be aligned in a large defect-free array of several millimeters or more, and there must be complete control over crystal orientation and lattice symmetry.
  • the present application is devised to solve the above-mentioned conventional problems, and the present application is to provide particles having a size of more than nano level and having a uniform and smooth coating layer and a method of manufacturing the same.
  • an aspect of the present application is to insert an auxiliary body into a receiving groove on a first substrate, such that the first surface of the auxiliary body is received in the receiving groove and the second surface of the auxiliary body is moved outwardly. Exposing; Forming a first coating layer on the second surface; Attaching a second substrate to the auxiliary body on which the first coating layer is formed; Separating the auxiliary body on which the first coating layer is attached to the second substrate from the first substrate, exposing the first surface of the auxiliary body on which the first coating layer is formed to the outside; Forming a second coating layer on the first surface of the assistant; And separating the auxiliary body on which the first coating layer and the second coating layer are formed from the second substrate: providing a particle manufacturing method.
  • auxiliary having a first surface and a second surface; A first coating layer coated on the second surface of the auxiliary; And a second coating layer coated on the first surface of the auxiliary body.
  • Another aspect of the present disclosure provides a particle array comprising the above-mentioned particles of the present application.
  • the particles of the present invention are prepared by forming a coating layer on the surface of an assistant having various sizes and shapes, particles having a size from nano level to micro level can be easily produced.
  • the particles of the present application has a uniform and smooth coating layer, it is easy to manufacture a module and has the effect of maximizing the integration, the particle array including such particles can be used in various fields such as artificial photosynthesis.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a particle according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 shows a cross-section of the particles of various shapes according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 3 is a process chart for preparing particles according to one embodiment of the present application.
  • Figure 4 is a process diagram to even the coating layer of the particles according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 5 is a photograph of an electron microscope photograph of a PDMS substrate including an SiO 2 assistant, on which a W-Ti coating layer is deposited according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a photograph of a cross-section of a W—Ti-coated SiO 2 assistant according to an embodiment of the present invention with a transmission electron microscopy (TEM).
  • TEM transmission electron microscopy
  • FIG. 7 is a photograph comparing the cross-sections of pure SiO 2 assistants having no W-Ti coating layer and W-Ti coated SiO 2 assistants according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 8 is an electron microscope photograph of a PDMS substrate including an SiO 2 assistant, on which an ITO coating layer is deposited according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a photograph of a cross section of an ITO-coated SiO 2 assistant according to an embodiment of the present application with a transmission electron microscope.
  • a method for preparing particles includes inserting an auxiliary body into a receiving groove on a first substrate, such that the first surface of the auxiliary body is received in the receiving groove and the second surface of the auxiliary body is exposed to the outside.
  • Making a step Forming a first coating layer on the second surface; Attaching an auxiliary body and a second substrate on which the first coating layer is formed; Separating the auxiliary body on which the first coating layer is attached to the second substrate from the first substrate, exposing the first surface of the auxiliary body on which the first coating layer is formed to the outside; Forming a second coating layer on the first surface of the assistant; And separating the auxiliary body on which the first coating layer and the second coating layer are formed from the second substrate.
  • inserting the auxiliary body into the receiving groove may be performed by a process including applying a physical pressure after dispersing the auxiliary body on the first substrate, but is not limited thereto. It is not.
  • the physical pressure may be applied by rubbing or pressing against substrate, but is not limited thereto.
  • the forming of the first coating layer and the forming of the second coating layer include independently vacuum depositing, sputtering, or spin coating each of the first coating layer and the second coating layer. May be, but is not limited thereto.
  • the vacuum deposition may be performed at a pressure of 10 ⁇ 2 torr to 10 ⁇ 3 torr, but is not limited thereto.
  • the vacuum deposition may be performed at a temperature of 10 ° C to 300 ° C, but is not limited thereto.
  • the second substrate may further include a polymer layer, but is not limited thereto.
  • the polymer layer may be used without particular limitation as long as it can be easily separated or removed from the second substrate by heat or light irradiation.
  • the polymer layer may include polyetherimide (PEI), but is not limited thereto.
  • the separating of the auxiliary body on which the first coating layer and the second coating layer are formed from the second substrate may include, but is not limited to, heating and removing the polymer layer. .
  • the step of uniformizing the first coating layer and the second coating layer formed on the auxiliary may further include, but is not limited thereto.
  • the uniforming of the first coating layer and the second coating layer may include placing an auxiliary body on which the first coating layer and the second coating layer are formed between the nanostage and the plate, and rotating the nanostage. And it may be to include a linear, but is not limited thereto.
  • uniforming the first coating layer and the second coating layer may further include oxidizing the first coating layer and the second coating layer at a temperature of about 100 ° C. to about 500 ° C.
  • the present invention is not limited thereto.
  • first coating layer and the second coating layer may include the same material or different materials, but are not limited thereto.
  • the thicknesses of the first coating layer and the second coating layer may be independently about 1 nm to about 10,000 nm, but are not limited thereto.
  • each of the first coating layer and the second coating layer is independently a single component metal, alloy, single component nonmetal, nonmetal mixture, metal-nonmetal mixture, chalcogenide, nitride, phosphide, But may be selected from the group consisting of halides and combinations thereof, but is not limited thereto.
  • the first substrate may include silicon (Si) or a polymer, but is not limited thereto.
  • the polymer may include polydimethylsiloxane or polymethylmethacrylate, but is not limited thereto.
  • the average size of the adjuvant may be from about 1 nm to about 100,000 nm, but is not limited thereto.
  • the auxiliary may include, but is not limited to, silicon dioxide (SiO 2 ).
  • the auxiliary body is spherical, ellipsoid, pentagonal, six-sided, eight-sided, six-sided, cylindrical, hexahedral, hexahedral, hexahedral And it may include a shape selected from the group consisting of a combination thereof, but is not limited thereto.
  • an auxiliary having a first surface and a second surface; A first coating layer coated on the second surface of the auxiliary; And a second coating layer coated on the first surface of the auxiliary body.
  • the size of the adjuvant may be from about 1 nm to about 100,000 nm, but is not limited thereto.
  • the auxiliary body is spherical, ellipsoidal, pentagonal, six-sided, eight-sided, seven-sided, cylindrical, six-sided, six-sided, six-sided and six-sided, It may have a shape selected from the group consisting of a combination thereof, but is not limited thereto.
  • the auxiliary may include, but is not limited to, silicon dioxide (SiO 2 ).
  • each of the first coating layer and the second coating layer is independently a single component metal, alloy, single component nonmetal, nonmetal mixture, metal-nonmetal mixture, chalcogenide, nitride, phosphide, It may include, but is not limited to, a material selected from the group consisting of halides and combinations thereof.
  • each of the first coating layer and the second coating layer is independently W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO 2 , SiO, SiOC, SiON, ZnO 2 , SrTiO 3 , FeTiO 3 , MnTiO 3 , BaTiO 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , KTaO 3 , WO 3 , Fe 2 O 3 , SnO 2 and combinations thereof may be selected from the group consisting of However, the present invention is not limited thereto.
  • the thicknesses of the first coating layer and the second coating layer may be independently about 1 nm to about 10,000 nm, but are not limited thereto.
  • first coating layer and the second coating layer may include the same material or different materials, but are not limited thereto.
  • Particle arrays according to another aspect of the present disclosure include the aforementioned particles of the disclosure.
  • the particle array and the particle may include all of the contents described in the method for producing the particle, and the duplicated description is omitted for convenience.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a particle 10 according to one embodiment of the present disclosure.
  • the present application intends to use an indirect method in order to easily produce particles 10 having a size of several nanometers (nm) to several tens of micrometers ( ⁇ m) and having excellent surface area. More specifically, after making the auxiliary body 11 that can serve as a skeleton using a material having a nano-size and can easily make a variety of spheres or other various shapes, the particles (11) in the auxiliary body 11 10) to coat the coating layer 15 to play a role of the nano-sized spherical particles (10).
  • spherical auxiliary body 11 and spherical particles 10 prepared using the same are described as embodiments or examples, but the shape of the auxiliary body and the particles is not particularly limited. As shown in Fig. 2, it has spherical, ellipsoidal, pentagonal, hexahedral, cuboid, octahedral, cylindrical, hexahedral, curved bends, and rounded hexahedrons. It may include various shapes.
  • the auxiliary body 11 may have an average size or an average size of about 1 nm to about 100,000 nm. If the average size of the auxiliary body 11 is less than 1 nm, the size is too small to facilitate the preparation of the particles 10, whereas if the average size of the auxiliary body 11 exceeds 100,000 nm, the auxiliary body 11 ) Can be so large that the surface area and density can be reduced.
  • the average size of the auxiliary body is an average of the circumscribed circle diameter and the inscribed circle diameter of the auxiliary body 11.
  • the material of the auxiliary body 11 can be easily manufactured in the shape of nano to micro-size, and can be used without particular limitation as long as it is a thermally and chemically stable material.
  • the auxiliary material is silicon dioxide (SiO 2 ) May be included.
  • the silicon dioxide may be easily manufactured with a nano-sized spherical auxiliary body 11, and thermally and chemically stable, and has excellent shape stability. Therefore, the silicon dioxide may be stably maintained for a long time.
  • the auxiliary body 11 is formed with a first surface 11a and a second surface 11b, respectively, above and below thereof, and the first surface 11a is coated with a second coating layer 13 and the second surface.
  • the first coating layer 12 is coated on 11b.
  • the coating layer 15 coated on the auxiliary may have a thickness of about 1 nm to about 10,000 nm.
  • the thickness of the coating layer 15 is less than 1 nm, the efficiency may be lowered in the development of the application.
  • the thickness of the coating layer 15 exceeds 10,000 nm, the overall size of the particles 10 increases, so that the degree of integration and surface area is increased. Can be degraded.
  • the first coating layer 12 and the second coating layer 13 may be the same size or different sizes. That is, the surface area of the first coating layer 12 and the surface area of the second coating layer 13 may be the same or different. This refers to a process in which the surface area of the first coating layer 12 and the surface area of the second coating layer 13 are the same or different according to the shape of the receiving groove 110 formed in the first substrate in the method of manufacturing the particle 10 to be described later. It will be easy to understand.
  • Each of the first coating layer 12 and the second coating layer 13 is independently a single component metal, alloy, single component nonmetal, nonmetal mixture, metal-nonmetal mixture, chalcogenide, nitride, phosphide, And halides.
  • the first coating layer 12 and the second coating layer 13 are W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO 2 , SiO, SiOC, SiON, ZnO 2 , SrTiO 3 , FeTiO 3 , MnTiO 3 , BaTiO 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , KTaO 3 , WO 3 , Fe 2 O 3 , and SnO 2 , but are not limited thereto.
  • the first coating layer 12 and the second coating layer 13 may be made of the same material, but if necessary, the first coating layer 12 and the second coating layer 13 may be formed of materials having different properties. Can be.
  • FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the nano-sized spherical particles 10 according to an embodiment of the present application.
  • a first base material 100 having a predetermined accommodation groove 110 is prepared.
  • the accommodating groove 110 serves to accommodate the above-described auxiliary body 11, and similar to the auxiliary body 11 so that the auxiliary body 11 can be easily inserted into the receiving groove 110. It can be shaped.
  • the receiving groove 110 may be made to be less than half the size of the auxiliary body 11, in this case, the first coating layer 12 is formed in the auxiliary body 11 inserted into the receiving groove of the first substrate After attaching the second substrate to the first coating layer 12, the process of separating the auxiliary body 11 coated with the first coating layer 12 from the first substrate 100 may be performed more easily.
  • the first substrate may include silicon (Si) or a polymer material.
  • the polymer material may include polydimethylsiloxane or polymethylmethacrylate, but is not necessarily limited thereto.
  • the auxiliary body 11 used a silicon dioxide auxiliary body.
  • silicon dioxide auxiliary (11) tetraethylolsosilicate (TEOS) is added to ethanol and ammonium hydroxide (NH 4 OH) solvent by using a nebulizer, mixed, and then centrifuged and ethanol. Washing yielded silicon dioxide (SiO 2 ) powder.
  • the prepared silicon dioxide powder was dissolved in toluene and then refluxed for about 5 hours by adding aminopropyltriethoxysilane (APS) using an injector, and then washed with toluene, filtered, and dried, and then dried at ⁇ 650.
  • Silicon dioxide assistant 11 was prepared having a particle size of nm.
  • the auxiliary body 11 is inserted into the receiving groove 110 of the first base material 100.
  • the auxiliary body 11 has a first surface 11a of the auxiliary body 11 accommodated in the receiving groove 110 and a second surface 11b of the auxiliary body 11 exposed to the outside. .
  • the process of inserting the auxiliary body 11 into the receiving groove 110 may be performed by various methods, and may be performed by applying physical pressure to the auxiliary body.
  • a method of applying physical pressure to the assistant but not limited to rubbing or pressing against substrate.
  • the pressure may give a pressure to the extent that the auxiliary body 11 is smoothly inserted into the receiving groove 110 on the first substrate 100 and fixed.
  • Rubbing refers to simply forming a physical or chemical bond on the assistant and the first substrate by simply applying only physical pressure on the assistant.
  • the chemical bond may include a hydrogen bond, an ionic bond, a covalent bond, a coordination bond or a van der Waals bond, and preferably, may include an ionic bond or a hydrogen bond.
  • the scrubbing may apply pressure to the assistant using a bare hand, a rubberized hand, and may apply pressure to the assistant using a rubbing tool or a scrubbing mechanism, but is not limited thereto. It doesn't happen.
  • the method of inserting the auxiliary body by physical pressure is very simple, unlike the prior art of inserting using the particles dispersed in the solvent, without precise temperature control and humidity control.
  • the assistant on the first substrate in the desired direction, it prevents the movement of the assistant on the first substrate from being affected by surface properties (eg, hydrophobicity, charge and roughness).
  • the prior art using the particles dispersed in the solvent is not inserted into the receiving groove is not well inserted by the capillary phenomenon of the solvent is irregular, but the present application is directly inserted into the insert by applying a physical pressure to the auxiliary Auxiliaries can be inserted in all inserts.
  • the first coating layer 12 is formed on the second surface 11b of the auxiliary body 11 that is exposed to the outside.
  • a process such as depositing a metal such as titanium (Ti) on the second surface 11b of the auxiliary body 11 by vacuum deposition, sputtering, or spin coating may be performed.
  • the vacuum deposition process may be performed at a temperature of about 40 Watts to about 150 Watts, and about 10 °C to about 300 °C in an atmosphere of argon gas and about 10 -2 Torr to 10 -3 Torr.
  • the above conditions should be set in a range such that the first coating layer 12 is smoothly adhered to the auxiliary body 11.
  • the auxiliary body 11 attached to the second substrate 200 to be described later is first selected.
  • the coating layer 15 is to prevent the problem. That is, when the auxiliary body 11 is strongly attached to the first base material 100 and the adhesive strength of the first coating layer 12 of the auxiliary body 11 is weak, the first coating layer 12 is peeled off during the separation process. Can lose.
  • the second substrate 200 is attached to the auxiliary body 11 on which the first coating layer 12 is formed.
  • the second substrate 200 serves to easily separate the assistant 11 from the first substrate 100, and a support for smoothly coating the first surface 11a of the assistant 11. It plays the same role as
  • the first coating layer 12 may include at least one of a single component metal, an alloy, a single component nonmetal, a nonmetal mixture, a metal-nonmetal mixture, a chalcogenide, a nitride, a phosphide, and a halide of the nonmetal mixture. .
  • the first coating layer 12 and the second coating layer 13 are W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO 2 , SiO, SiOC, SiON, ZnO 2 , SrTiO 3 , FeTiO 3 , MnTiO 3 , BaTiO 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , KTaO 3 , WO 3 , Fe 2 O 3 , and SnO 2 , but are not limited thereto.
  • a second substrate on which the polymer layer 210 is formed is prepared by coating a polymer such as polyetherimide on the glass plate 220 on the glass plate 220 through spin coating. Subsequently, the polymer layer 210 formed on the second substrate is seated on the auxiliary body 11 coated with the first coating layer 12, and then pressure is applied to the auxiliary body coated with the first coating layer 12. The second base material 200 is attached to (11).
  • the first surface 11a of the auxiliary body 11 is separated by separating the auxiliary body 11 attached to the second base material 200 from the first base material 100. ) To the outside. Since the receiving groove 110 of the first base material 100 is physically weakly attached to the first surface 11a of the auxiliary body 11, the first base material 100 is easily removed from the auxiliary body 11. Can be separated. If the auxiliary body 11 is not separated from the first substrate 100 smoothly, a process of applying heat to the first substrate 100 may be added to the second substrate 200. The auxiliary body 11 may be more easily separated from the first base material 100.
  • a process of forming the second coating layer 13 on the first surface 11a of the auxiliary body 11 is performed.
  • the entire surface of the auxiliary body 11 is formed of the coating layer 15.
  • the process of forming the second coating layer may be performed using the same method as the process of coating the first coating layer 12 on the second surface 11b of the auxiliary body 11 described above. Omit.
  • the second coating layer 13 may include at least one of a single component metal, an alloy, a single component nonmetal, a nonmetal mixture, a metal-nonmetal mixture, a chalcogenide, a nitride, a phosphide, and a halide of the nonmetal mixture. .
  • the first coating layer 12 and the second coating layer 13 are W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO 2 , SiO, SiOC, SiON, ZnO 2 , SrTiO 3 , FeTiO 3 , MnTiO 3 , BaTiO 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , KTaO 3 , WO 3 , Fe 2 O 3 , and SnO 2 , but are not limited thereto.
  • the second coating layer 13 may be made of the same material as the first coating layer 12, or the first coating layer 12 and the second coating layer 13 may be materials having different functions, respectively. If (11) is coated with a material having a different function, the degree of integration can be increased, thereby improving efficiency in application development.
  • a process of separating the auxiliary body 11 coated with the first coating layer 12 and the second coating layer 13 from the second substrate 200 is performed.
  • the separation process may be performed using an Ar ion beam or an ICP (chemical method), that is, the polymer layer further formed on the second substrate 200 using an acid. It may be removed by etching using an inductively coupled plasma, or by burning the polymer layer further formed on the second substrate 200 using heat or light.
  • the first coating layer 12 and the second coating layer 13 on the auxiliary body 11, prepared as described above, may have a coating layer derived at an adhesive portion thereof, in which case the derived coating layer is removed and A process for smoothing the surface of the coating layer 15 is required.
  • FIG. 4 is a process diagram for uniformizing the coating layer 15 of the particle 10 according to an embodiment of the present application.
  • the process of evening the coating layer 15 of the auxiliary body 11 may be performed using the homogenizer 300. More specifically, after dispersing the auxiliary body 11 separated from the second substrate 200 on the nanostage 320 and seating the upper plate 310 on the dispersed auxiliary body 11, the nano The stage 320 may be rotated and / or linearized to even out the coating layer 15 of the auxiliary body 11. Through this process, the coating layer 15 drawn on the surface of the auxiliary body 11 is removed and the coating layer 15 is smooth and uniform.
  • the distance between the nanostage 320 and the upper plate 310 may be set equal to the diameter of the auxiliary body 11 on which the coating layer 15 is formed. However, it is not limited thereto. When the distance between the nanostage 320 and the upper plate 310 is smaller than the diameter of the coated auxiliary body 11, the coating layer 15 of the auxiliary body 11 may be damaged, and in the opposite case, the auxiliary body 11 The coating layer 15 drawn on the surface may not be smoothly removed.
  • the process of uniformizing the coating layer 15 of the auxiliary body 11, the coating layer 15 of the auxiliary body 11 at a temperature of 100 °C to 500 °C in the state given oxygen gas may further comprise a step of oxidizing.
  • the coating layer 15 includes a metal
  • the metal coating layer 15 of the auxiliary body 11 may be converted into the metal oxide coating layer 15 through the oxidation process, depending on the type of the metal.
  • the metal oxide may exhibit semiconductor characteristics or insulator characteristics.
  • the manufacturing method of the particle 10 of the present application does not remove the coating layer 15 formed on the surface of the auxiliary body 11 during the above-described process, and the first base material 100 and the second base material 200 are not removed. It can be carried out further comprising the step of selectively removing the unnecessary coating layer 15 formed on the.
  • the process of uniformizing the coating layer 15 of the auxiliary body 11 may be omitted, and the surface of the coating layer 15 may be smoother.
  • the process of selectively removing the coating layer 15 formed on the first substrate 100 and the second substrate 200 may be performed after the process of coating the first coating layer 12 and the second coating layer 13. have.
  • the photomask is placed on the photoresist layer, and then irradiated with ultraviolet rays, sprinkled with a developer, and then etched. Only the coating layer 15 formed on the second substrate 200 may be selectively removed.
  • the present application may produce the particles 10 having the coating layer 15 formed on the entire surface of the auxiliary body 11 through the aforementioned process.
  • the particles 10 may have a variety of sizes ranging from a few nanometers to several tens of micrometers, thereby providing many application possibilities in modern scientific civilization.
  • a spherical SiO 2 assistant was inserted by rubbing onto a PDMS substrate having a spherical accommodating groove having an average diameter of 650 nm. Thereafter, W-Ti was deposited on the PDMS substrate into which the assistant was inserted, including the exposed surface of the SiO 2 assistant by an RF sputtering process. More specifically, the deposition process of the RF sputtering is a power of 60 W (2 ⁇ 10 -2 torr, 50 sccm of argon gas, at a deposition distance of about 5 cm from the PDMS substrate to be deposited in a 25 °C atmosphere ( rf power) was applied for 1 minute.
  • the thickness of the W-Ti coating layer was about 15 nm to about 20 nm.
  • 5 is an electron microscope photograph of a PDMS substrate including an SiO 2 assistant, on which a W-Ti coating layer formed by the above-described process is deposited.
  • the glass substrate and by a method for separating after contact with the PDMS substrate to PEI / glass substrate comprising a PEI layer is the W-Ti coating layer formed thereon, the PDMS substrate onto the SiO 2 auxiliary body the PEI / glass Transferred onto the substrate. Thereafter, W-Ti was further deposited on one side of the SiO 2 assistant on which W-Ti was not deposited by an RF sputtering process.
  • FIG. 6 is a photograph of a W-Ti-coated SiO 2 assistant obtained by the above process by transmission electron microscopy (TEM).
  • the inside of the auxiliary body (Point 1) and the auxiliary body are observed.
  • the component ratio of the surface (Point 2) of was analyzed as in Table 1, referring to Table 1, it was confirmed that the W-Ti coating layer is deposited on the surface of the SiO 2 auxiliary.
  • FIG. 7 a pure SiO 2 assistant (FIG. 7D) having no W-Ti coating layer formed thereon and a SiO 2 assistant (FIG. 7A to FIG. 7C) coated with W-Ti may be observed.
  • the ITO on the PDMS substrate separates the SiO 2 assistant from the PEI / glass by a method of contacting and then separating the PDMS deposited with the ITO to a PEI / glass substrate comprising a glass substrate and a PEI layer formed thereon. Transferred onto the substrate. Thereafter, ITO was further deposited on one side of the SiO 2 assistant on which ITO was not deposited by the RF sputtering process.
  • the ITO deposition thickness was about 15 nm.
  • the PEI layer was removed by firing, whereby an SiO 2 assistant having an ITO layer deposited on its entire surface was separated from the glass substrate.
  • FIG. 9 is a photograph of the ITO-coated SiO 2 assistant obtained by the above process by transmission electron microscopy (TEM), and the thickness of the coated ITO layer was about 15 nm.
  • Component ratios of the inside of the assistant (Point 1) and the surface of the assistant (Point 2) were analyzed as shown in Table 2 below. Referring to Table 2 below, an ITO coating layer was deposited on the surface of the SiO 2 assistant. Can confirm.

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Abstract

본원은 제 1 기재 상의 수용홈에 보조체를 삽입시켜, 상기 보조체의 제 1 표면은 상기 수용홈에 수용되고 상기 보조체의 제 2 표면은 외부로 노출시키는 단계; 상기 제 2 표면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계; 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체와 제 2 기재를 부착하는 단계; 상기 제 2 기재에 부착된 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 1 기재로부터 분리하여, 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체의 제 1 표면을 외부로 노출시키는 단계; 상기 제 1 표면 상에 제 2 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계: 를 포함하는, 입자의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 입자를 제공한다.

Description

입자 및 그 제조방법
본원은 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수 나노미터(㎚)부터 수십 마이크로미터(㎛)의 크기를 가지는 다양한 모형의 입자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
나노 입자 또는 마이크로 입자를 특정한 배열상태로 정렬하는 것은 현대 과학과 기술에서 매우 중요한 영역이다. 고정밀 물질 및 장치에 상기 언급한 입자 어레이를 사용하기 위해서는, 입자들은 수 ㎜ 이상의 큰 결점이 없는 어레이로 정렬되어야 하며, 결정 배향 및 격자 대칭에 대한 완벽한 조절이 있어야 한다.
입자를 정렬시키기 위하여, 종래에는 기판 상에서 입자들을 정렬하는 방법을 사용하고 있으나, 이와 같은 방법에 의해 형성된 입자 어레이는 층상 구조를 이루고 있어 어레이가 충분한 표면적을 가질 수 없고, 또한 어레이를 구성하는 입자들의 크기가 마이크로 수준이어서 집적도를 향상시킬 수 없는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해소하기 위해서는 나노 수준의 크기를 가지고 표면적이 우수한 입자 및 이러한 입자를 포함하는 어레이의 개발이 절실히 요구된다.
본원은 상기 언급한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본원은 나노 수준 이상의 크기를 가지고 균일하고 매끄러운 코팅층이 형성된 입자 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원의 일 측면은, 제 1 기재 상의 수용홈에 보조체를 삽입하여, 상기 보조체의 제 1 표면은 상기 수용홈에 수용되고 상기 보조체의 제 2 표면은 외부로 노출시키는 단계; 상기 제 2 표면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계; 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체에 제 2 기재를 부착하는 단계; 상기 제 2 기재에 부착된 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 1 기재로부터 분리하여, 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체의 제 1 표면을 외부로 노출시키는 단계; 상기 보조체의 제 1 표면 상에 제 2 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계: 를 포함하는, 입자의 제조방법을 제공한다.
본원의 다른 측면은, 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지는 보조체; 상기 보조체의 제 2 표면에 코팅된 제 1 코팅층; 및 상기 보조체의 제 1 표면에 코팅된 제 2 코팅층: 을 포함하는, 입자를 제공한다.
본원의 또 다른 측면은, 상기 언급한 본원의 입자를 포함하는 입자 어레이를 제공한다.
본원의 입자는 다양한 크기 및 형태를 가지는 보조체 표면에 코팅층을 형성함으로써 제조되기 때문에, 나노 수준에서부터 마이크로 수준의 크기를 가지는 입자를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 본원의 입자는 균일하고 매끄러운 코팅층을 가지고 있어, 모듈 제작이 용이하고 집적도를 극대화시킬 수 있는 효과가 있으며, 이와 같은 입자를 포함하는 입자 어레이는 인공광합성 분야 등 다양한 분야에 이용할 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 입자의 단면도이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 다양한 형상의 입자의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 입자의 제조 공정도이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 입자의 코팅층을 고르게 하는 공정도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 W-Ti 코팅층이 증착된, SiO2 보조체를 포함하는 PDMS 기재를 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 W-Ti가 코팅된 SiO2 보조체의 단면을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy; TEM)으로 관찰한 사진이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 W-Ti 코팅층이 형성되지 않은 순수한 SiO2 보조체와 W-Ti가 코팅된 SiO2 보조체의 단면을 비교 관찰한 사진이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 ITO 코팅층이 증착된, SiO2 보조체를 포함하는 PDMS 기재를 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 ITO 가 코팅된 SiO2 보조체의 단면을 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원의 일 측면에 따른 입자의 제조방법은, 제 1 기재 상의 수용홈에 보조체를 삽입하여, 상기 보조체의 제 1 표면은 상기 수용홈에 수용되고 상기 보조체의 제 2 표면은 외부로 노출시키는 단계; 상기 제 2 표면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계; 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체와 제 2 기재를 부착하는 단계; 상기 제 2 기재에 부착된 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 1 기재로부터 분리하여, 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체의 제 1 표면을 외부로 노출시키는 단계; 상기 보조체의 제 1 표면 상에 제 2 코팅층을 형성하는 단계; 및, 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계: 를 포함한다.
일 구현예에서, 상기 수용홈에 보조체를 삽입하는 것은, 상기 제 1 기재 상에 상기 보조체를 분산시킨 후 물리적 압력을 가하는 것을 포함하는 공정에 의하여 수행되는 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적 구현예에서, 상기 물리적 압력은 문지르기(rubbing) 또는 누르기(pressing against substrate)에 의해 가해지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 제 2 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각을 독립적으로 진공증착, 스퍼터링, 또는 스핀코팅 하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적 구현예에서, 상기 진공증착은 10-2 torr 내지 10-3 torr 의 압력에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적 구현예에서, 상기 진공증착은 10℃ 내지 300℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 2 기재는 고분자층을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고분자층은 열 또는 빛의 조사에 의하여 상기 제 2 기재로부터 용이하게 분리 또는 제거될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자층은 PEI(Polyetherimide)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적 구현예에서, 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계는, 상기 고분자층을 가열하여 제거하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계 후에, 상기 보조체에 형성된 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 균일하게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 균일하게 하는 단계는, 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 나노스테이지와 플레이트 사이에 위치시키고, 상기 나노스테이지를 회전 및 선형시키는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 균일하게 하는 단계는, 약 100℃ 내지 약 500℃의 온도에서 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 산화시키는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층은 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층의 두께는 각각 독립적으로 약 1 ㎚ 내지 약 10,000 ㎚ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각은 독립적으로 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 할로겐화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 기재는 실리콘(Si) 또는 고분자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 고분자는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 보조체의 평균 크기는 약 1 ㎚ 에서 약 100,000 ㎚ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 보조체는 이산화규소(SiO2)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 보조체는 구형, 타원체, 오면기둥형, 육면기둥형, 팔면기둥형, 칠면기둥형, 원기둥형, 모서리가 굴곡된 육면기둥형, 육면체형, 모서리가 굴곡된 육면체형 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 다른 측면에 따른 입자는, 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지는 보조체; 상기 보조체의 제 2 표면에 코팅된 제 1 코팅층; 및 상기 보조체의 제 1 표면에 코팅된 제 2 코팅층: 을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 보조체의 크기는 약 1 ㎚ 에서 약 100,000 ㎚ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 구현예에서, 상기 보조체는 구형, 타원체, 오면기둥형, 육면기둥형, 팔면기둥형, 칠면기둥형, 원기둥형, 모서리가 굴곡된 육면기둥형, 육면체형, 모서리가 굴곡된 육면체형 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 보조체는 이산화규소(SiO2)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각은 독립적으로 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 할로겐화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각은 독립적으로 W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO2, SiO,SiOC, SiON, ZnO2, SrTiO3, FeTiO3, MnTiO3, BaTiO3, ZrO2, Nb2O5, KTaO3, WO3, Fe2O3, SnO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층의 두께는 각각 독립적으로 약 1 ㎚ 내지 약 10,000 ㎚ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층은 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 또 다른 측면에 따른 입자 어레이는 상기 언급한 본원의 입자를 포함한다. 상기 입자 어레이 및 상기 입자는 상기 입자의 제조방법에 기술된 내용을 모두 포함할 수 있으며, 편의상 중복기재를 생략한다.
이하, 도면을 참조하여, 본원의 입자 및 이의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 입자(10)의 단면도이다.
입자 역할을 하는 물질을 이용하여 직접적인 방법으로 입자를 제조하는 종래 방법으로는 다양한 범위의 크기를 가지며 표면적이 우수한 입자, 예를 들어, 구형 모양의 입자를 만들기가 곤란하였다. 이에 따라, 본원은 수 나노미터(㎚)부터 수십 마이크로미터(㎛)의 크기를 가지며, 표면적이 우수한 입자(10)를 용이하게 제조하기 위해서 간접적인 방법을 사용하고자 한다. 보다 구체적으로, 나노 크기를 가지며 다양한 구형 또는 그 외 다양한 모양을 용이하게 만들 수 있는 재료를 이용하여 뼈대의 역할을 할 수 있는 보조체(11)를 만든 후, 상기 보조체(11)에 입자(10) 역할을 하는 코팅층(15)을 코팅하여 나노 크기의 구형의 입자(10)를 제조하고자 한다.
이하 명세서에서는, 구형의 보조체(11) 및 이를 이용하여 제조된 구형의 입자(10)를 구현예 또는 실시예로 기재하고 있으나, 상기 보조체 및 상기 입자의 형상을 특별히 한정하는 것은 아니며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 구형, 타원체, 오면기둥형, 육면기둥형, 칠면기둥형, 팔면기둥형, 원기둥형, 육면체형, 모서리가 굴곡된 육면 기둥형, 모서리가 굴곡된 육면체형의 단면을 가지는 다양한 형상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 보조체(11)는 약 1 ㎚ 내지 약 100,000 ㎚ 의 평균 크기 또는 평균 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 보조체(11)의 평균 크기가 1 ㎚ 미만일 경우 크기가 너무 작아 입자(10)의 제조가 용이하지 않고, 반면 상기 보조체(11)의 평균 크기가 100,000 ㎚ 를 초과할 경우 보조체(11)의 전체 크기가 너무 커져서 표면적 및 집적도가 저하될 수 있다. 상기 보조체의 평균 크기는 상기 보조체(11)의 외접원 직경 및 내접원 직경을 평균한 것이다.
이러한 보조체(11)의 재료는 나노에서 마이크로 사이즈의 형상을 용이하게 제조할 수 있으며, 열적·화학적으로 안정한 물질이라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 상기 보조체는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 것일 수 있다. 상기 이산화규소는 나노 크기의 구형 보조체(11)로 용이하게 제조할 수 있고 열적 화학적으로 안정하고 형태안정성이 우수하기 때문에 코팅층(15)을 장시간 안정하게 유지시켜 줄 수 있는 이점이 있다.
상기 보조체(11)는 이의 상하에 각각 제 1 표면(11a) 및 제 2 표면(11b)이 형성되어 있고, 상기 제 1 표면(11a)에는 제 2 코팅층(13)이 코팅되고 상기 제 2 표면(11b)에는 제 1 코팅층(12)이 코팅되어 있다.
상기 보조체 상에 코팅되어 있는 코팅층(15)은 약 1 ㎚ 내지 약 10,000 ㎚의 두께를 가질 수 있다. 상기 코팅층(15)의 두께가 1 ㎚ 미만일 경우 용도 전개 시 효율이 떨어질 수 있고, 반면 상기 코팅층(15)의 두께가 10,000 ㎚ 를 초과할 경우 입자(10)의 전체 크기가 커지기 때문에 집적도 및 표면적이 저하될 수 있다.
상기 제 1 코팅층(12)과 상기 제 2 코팅층(13)은 동일한 크기일 수도 있고 상이한 크기일 수도 있다. 즉, 상기 제 1 코팅층(12)의 표면적과 상기 제 2 코팅층(13)의 표면적은 같거나 다를 수 있다. 이는, 후술할 입자(10)의 제조방법에서 제 1 기재에 형성된 수용홈(110)의 형태에 따라 제 1 코팅층(12)의 표면적 및 제 2 코팅층(13)의 표면적이 같거나 달라지는 공정을 참조하면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 제 1 코팅층(12) 및 상기 제 2 코팅층(13) 각각은 독립적으로 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 및 할로겐화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 코팅층(12) 및 제 2 코팅층(13)은 W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO2, SiO, SiOC, SiON, ZnO2, SrTiO3, FeTiO3, MnTiO3, BaTiO3, ZrO2, Nb2O5, KTaO3, WO3, Fe2O3, 및 SnO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 코팅층(12) 및 상기 제 2 코팅층(13)은 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 필요한 경우, 상기 제 1 코팅층(12) 및 제 2 코팅층(13)을 서로 다른 성질을 가지는 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 입자(10)에 산화기능을 가지는 물질과 환원기능을 가지는 물질을 상기 제 1 코팅층(12) 및 제 2 코팅층(13)으로 각각 코팅시켜 형성된 입자(10)는 산화기능 및 환원기능을 동시에 구현시킬 수 있다.
이하에서는 본원의 일 구현예에 따른 입자(10)의 제조방법에 구체적으로 설명하기로 한다. 보조체(11), 코팅층(15) 등 전술한 바와 동일한 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 나노 크기의 구형 입자(10)의 제조 공정도이다. 우선, 도 3a에 도시한 바와 같이 소정의 수용홈(110)을 가지는 제 1 기재(100)를 준비한다. 상기 수용홈(110)은 상술한 보조체(11)를 수용하는 역할을 하는 것으로서, 상기 보조체(11)가 상기 수용홈(110)에 용이하게 삽입될 수 있도록 상기 보조체(11)와 유사한 형상을 할 수 있다.
상기 수용홈(110)은 상기 보조체(11)의 절반 크기 이하로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 기재의 수용홈에 삽입된 상기 보조체(11)에 제 1 코팅층(12)을 형성한 후 상기 제 1 코팅층(12)에 제 2 기재를 부착한 후 상기 제 1 기재(100)로부터 상기 제 1 코팅층(12)이 코팅된 보조체(11)를 분리하는 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 상기 제 1 기재는 실리콘(Si) 또는 고분자 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 고분자 재질은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본원의 일 실시예에 따른 상기 보조체(11)는 이산화규소 보조체를 사용하였다. 상기 이산화규소 보조체(11)의 제조를 위하여 에탄올 및 수산화 암모늄(NH4OH) 용매에 분무기를 이용하여 테트라에틸올쏘실리게이트(tetraethylorthosilicate, TEOS)를 첨가하여 혼합한 후, 이를 원심분리하고 에탄올로 세정하여 이산화규소(SiO2) 파우더를 수득하였다. 이어서, 제조된 상기 이산화규소 파우더를 톨루엔에 녹인 후 분사기를 이용하여 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane, APS)을 첨가하여 5시간 정도 환류하고, 이 후 톨루엔으로 세정하고 필터링 및 건조함으로써, ~ 650 nm 의 입자 크기를 가지는 이산화규소 보조체(11)를 제조하였다.
다음, 도 3b에 도시한 바와 같이, 제 1 기재(100)의 수용홈(110)에 보조체(11)를 삽입시킨다. 상기 삽입에 의하여, 상기 보조체(11)는 수용홈(110)에 수용된 보조체(11)의 제 1 표면(11a) 및 외부로 노출된 보조체(11)의 제 2 표면(11b)을 갖는다.
상기 보조체(11)를 수용홈(110)에 삽입시키는 공정은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있으며, 상기 보조체에 물리적 압력을 가함으로써 수행될 수 있다. 상기 보조체에 물리적 압력을 가하는 방법의 비제한적인 예시로써, 문지르기(rubbing) 또는 누르기(pressing against substrate)을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 압력은 상기 보조체(11)가 상기 제 1 기재(100) 상의 수용홈(110)에 원활하게 삽입되어 고정될 정도의 압력을 부여할 수 있다.
문지르기란, 상기 보조체 상에 간단하게 물리적인 압력만을 가하여 상기 보조체와 상기 제 1 기재 상에 물리적 또는 화학적 결합을 형성시키는 것을 말한다. 상기 화학적 결합은 수소결합, 이온결합, 공유결합, 배위결합 또는 반데르발스 결합을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 이온결합 또는 수소결합을 포함할 수 있다. 상기 문지르기는 맨 손(bare hand), 고무장갑 낀 손을 이용하여 상기 보조체에 압력을 가할 수 있고, 문지르기 도구 또는 문지르기 기계 장치를 이용하여 상기 보조체에 압력을 가할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 물리적 압력에 의해 상기 보조체를 삽입시키는 방법은 용매에 분산된 입자를 이용하여 삽입시키는 종래 기술과 달리, 정밀한 온도 조절 및 습도 조절이 필요 없어 매우 간단하다. 또한, 원하는 방향으로 상기 제 1 기재 상에 보조체를 빠르게 이동시키기 때문에, 상기 제 1 기재 상에서 보조체의 이동이 표면 특성(예컨대, 소수성, 전하 및 roughness)에 의해 영향을 받는 것을 막아준다. 또한, 용매에 분산된 입자를 사용하는 종래 기술은 용매의 모세관 현상에 의해 수용홈 내에 보조체가 잘 삽입되지 아니하여 삽입 여부가 불규칙하나, 본원은 보조체에 물리적 압력을 가하여 삽입부에 직접 삽입시키므로 모든 삽입부에 보조체를 삽입시킬 수 있다.
다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 외부로 노출된 보조체(11)의 제 2 표면(11b)에 제 1 코팅층(12)을 형성한다. 상기 제 1 코팅층을 형성하는 일 구현예로, 진공증착, 스퍼터링 또는 스핀코팅을 이용하여 티탄늄(Ti)과 같은 금속을 보조체(11)의 제 2 표면(11b)에 증착시키는 공정을 통해 수행될 수 있다. 상기 진공증착 공정은 아르곤 가스와 약 10-2 토르(torr) 내지 10-3 토르(torr)의 분위기에서 약 40 와트 내지 약 150 와트, 및 약 10℃ 내지 약 300℃ 온도에서 수행할 수 있다. 상기 조건은 제 1 코팅층(12)이 보조체(11)와 원활하게 접착되도록 하는 범위에서 설정되어야 하는데, 그 이유는, 후술할 제 2 기재(200)에 부착된 보조체(11)를 제 1 기재(100)로부터 분리하는 공정 중, 코팅층(15)이 손상되는 문제를 방지하기 위한 것이다. 즉, 보조체(11)가 제 1 기재(100)와 강하게 부착되어 있고, 상기 보조체(11)의 제 1 코팅층(12)의 접착력이 약할 경우 상기 분리 공정 중 제 1 코팅층(12)이 벗겨질 수 있다.
이어서, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 코팅층(12)이 형성된 보조체(11)에 제 2 기재(200)를 부착한다. 상기 제 2 기재(200)는 상기 제 1 기재(100)로부터 보조체(11)를 용이하게 분리시키는 역할과 더불어, 상기 보조체(11)의 제 1 표면(11a)을 원활하게 코팅시키기 위한 지지체와 같은 역할을 한다.
상기 제 1 코팅층(12)은 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 및 할로겐화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 코팅층(12) 및 제 2 코팅층(13)은 W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO2, SiO, SiOC, SiON, ZnO2, SrTiO3, FeTiO3, MnTiO3, BaTiO3, ZrO2, Nb2O5, KTaO3, WO3, Fe2O3, 및 SnO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 코팅층(12)이 코팅된 보조체(11)에 제 2 기재(200)를 부착하는 일 구현예를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 스핀코팅을 통해 유리판(220)에 폴리에테르이미드(Polyetherimide)와 같은 고분자를 상기 유리판(220)에 코팅하여 상기 고분자층(210)이 형성된 제 2 기재를 준비한다. 이후, 상기 제 2 기재에 형성된 상기 고분자층(210)을 상기 제 1 코팅층(12)이 코팅된 보조체(11)에 안착시킨 후 압력을 가하여, 상기 제 1 코팅층(12)이 코팅된 보조체(11)에 상기 제 2 기재(200)를 부착한다.
마지막으로, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 기재(200)에 부착된 보조체(11)를 상기 제 1 기재(100)로부터 분리함으로써, 상기 보조체(11)의 제 1 표면(11a)을 외부로 노출시킨다. 상기 제 1 기재(100)의 수용홈(110)은 상기 보조체(11)의 제 1 표면(11a)과 물리적으로 약하게 부착되어 있기 때문에 제 1 기재(100)는 보조체(11)로부터 용이하게 분리될 수 있다. 만일, 상기 보조체(11)가 상기 제 1 기재(100)로부터 원활하게 분리되지 않을 경우, 상기 제 1 기재(100)에 열을 가하는 공정을 추가함으로써, 상기 제 2 기재(200)에 부착된 보조체(11)를 상기 제 1 기재(100)로부터 보다 용이하게 분리시킬 수 있다.
이후, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 보조체(11)의 제 1 표면(11a)에 제 2 코팅층(13)을 형성하는 공정을 실시한다. 이에 의해, 상기 보조체(11)의 전체 표면이 코팅층(15)으로 이루어지게 된다. 상기 제 2 코팅층을 형성하는 공정은 상술한 상기 보조체(11)의 제 2 표면(11b)에 제 1 코팅층(12)을 코팅하는 공정과 동일한 방법을 이용하여 수행할 수 있으며, 편의상 중복 기재를 생략한다.
상기 제 2 코팅층(13)은 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 및 할로겐화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 코팅층(12) 및 제 2 코팅층(13)은 W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO2, SiO, SiOC, SiON, ZnO2, SrTiO3, FeTiO3, MnTiO3, BaTiO3, ZrO2, Nb2O5, KTaO3, WO3, Fe2O3, 및 SnO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 코팅층(13)은 상기 제 1 코팅층(12)과 동일한 물질이거나, 상기 제 1 코팅층(12)과 제 2 코팅층(13)은 각각 기능이 다른 물질일 수 있는데, 이와 같이 하나의 보조체(11)에 기능이 다른 물질이 코팅될 경우, 집적도를 높일수 있어 용도 전개시 효율을 향상시킬 수 있다.
다음, 도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 코팅층(12)과 상기 제 2 코팅층(13)이 코팅된 보조체(11)를 상기 제 2 기재(200)로부터 분리하는 공정을 실시한다. 그리하여, 제 1 코팅층(12)과 제 2 코팅층(13)이 코팅된 보조체(11)만을 취할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 기재 상에 고분자층이 추가로 형성되어 있는 경우, 상기 분리 공정은 화학적 방법 즉, 산을 이용하여 상기 제 2 기재(200)에 추가 형성된 고분자층을 Ar 이온빔 또는 ICP (Inductively coupled plasma)를 이용하여 에칭하여 제거하거나, 열 또는 빛을 이용하여 상기 제 2 기재(200)에 추가 형성된 고분자층을 연소시켜 제거할 수 있다. 상술한 바와 같이 제조된, 보조체(11) 상의 상기 제 1 코팅층(12)과 상기 제 2 코팅층(13)은 이의 접착부위에 도출된 코팅층을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 도출된 코팅층을 제거하고 코팅층(15)의 표면을 매끄럽게 하기 위한 공정이 필요하게 된다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 입자(10)의 코팅층(15)을 균일하게 하는 공정도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 보조체(11)의 코팅층(15)을 고르게하는 공정은, 균일화 장치(300)를 이용하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 기재(200)로부터 분리된 보조체(11)를 나노스테이지(320) 상에 분산시키고 상기 분산된 보조체(11)에 상부 플레이트(310)를 안착시킨 후, 상기 나노스테이지(320)를 회전 및/또는 선형시켜 보조체(11)의 코팅층(15)을 고르게 할 수 있다. 이러한 공정을 통해 상기 보조체(11) 표면에 도출된 코팅층(15)이 제거되고 코팅층(15)이 매끄럽고 균일하게 된다.
상기 보조체(11)의 코팅층(15)을 균일하게 하기 위해서, 상기 나노스테이지(320) 및 상부 플레이트(310)와의 간격은 코팅층(15)이 형성된 보조체(11)의 직경과 동일하게 설정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 나노스테이지(320) 및 상부 플레이트(310)와의 간격이 코팅된 보조체(11)의 직경보다 작을 경우 보조체(11)의 코팅층(15)이 손상될 수 있고, 반대의 경우 보조체(11) 표면에 도출된 코팅층(15)이 원활하게 제거되지 않을 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 보조체(11)의 코팅층(15)을 균일하게 하는 공정은, 산소 가스가 부여된 상태에서 100℃ 내지 500℃ 온도에서 상기 보조체(11)의 코팅층(15)을 산화시키는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅층(15)이 금속을 포함하는 경우, 상기 산화 공정을 통해 보조체(11)의 금속 코팅층(15)은 금속산화물 코팅층(15)으로 전환될 수 있으며, 상기 금속의 종류에 따라 상기 금속산화물은 반도체 특성 또는 절연체 특성을 나타내는 것일 수 있다.
선택적으로, 본원의 입자(10)의 제조방법은, 상술한 공정 중, 보조체(11)의 표면에 형성된 코팅층(15)은 제거하지 않고, 제 1 기재(100) 및 제 2 기재(200) 상에 형성된 불필요한 코팅층(15)을 선택적으로 제거하는 공정을 더 포함하여 수행될 수 있다. 이 경우, 상술한 보조체(11)의 코팅층(15)을 균일하게 하는 공정이 생략될 수 있고, 코팅층(15)의 표면이 더욱 매끄러워질 수 있다. 상기 제 1 기재(100) 및 제 2 기재(200) 상에 형성된 코팅층(15)을 선택적으로 제거하는 공정은 제 1 코팅층(12) 및 제 2 코팅층(13)을 코팅하는 공정 이후에 수행될 수 있다. 즉, 상기 코팅층(15)에 포토레지스터층을 코팅한 후, 상기 포토레지스터층 상에 포토 마스크를 얹은 다음 자외선을 조사하고 현상액을 뿌린 후 식각(Etching)하는 공정을 통해 제 1 기재(100) 및 제 2 기재(200) 상에 형성된 코팅층(15)만을 선택적으로 제거할 수 있다.
본원은 상기 언급한 공정을 통해 보조체(11) 전체 표면에 코팅층(15)이 형성된 입자(10)를 제조할 수 있다. 상기 입자(10)는 수 나노부터 수십 마이크로까지 다양한 크기를 가짐으로써 현대과학 문명에 많은 응용 가능성을 제공할 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본원을 보다 상세히 설명하나, 본원이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
평균 직경이 650 nm 인 구형의 수용홈을 가지는 PDMS 기재 상에, 문지르기(rubbing)에 의하여 구형의 SiO2 보조체를 삽입하였다. 이후, RF 스퍼터링 공정에 의해 상기 SiO2 보조체의 노출된 표면을 포함하여 상기 보조체가 삽입된 PDMS 기재 상에 W-Ti를 증착하였다. 보다 구체적으로, 상기 RF 스퍼터링의 증착 공정은 2 × 10-2 torr, 아르곤 가스 50 sccm, 25℃ 분위기에서 증착될 상기 PDMS 기판을 약 5 cm 정도 이격(deposition distance)시킨 상태에서 60 W의 전력(r.f. power)을 1 분동안 인가함으로써 수행되었다. 상기 W-Ti 코팅층의 두께는 약 15 nm 에서 약 20 nm 였다. 도 5는 상기 언급한 공정에 의해 형성된 W-Ti 코팅층이 증착된, SiO2 보조체를 포함하는 PDMS 기재를 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
이어서, 유리 기재 및 그 위에 형성된 PEI층을 포함하는 PEI/유리 기재를 상기 W-Ti 코팅층이 형성된 PDMS 기재에 접촉한 후 분리시키는 방법에 의하여, 상기 PDMS 기재 상에 SiO2 보조체를 PEI/유리 기재 상으로 전사시켰다. 이후, RF 스퍼터링 공정에 의해 W-Ti가 증착되지 않은 SiO2 보조체의 일 측면에 추가로 W-Ti를 증착시켰다. 보다 구체적으로, 상기 RF 스퍼터링의 증착 공정은 2 × 10-2 torr, 아르곤 가스 50 sccm, 25℃ 분위기에서 1분 동안 수행되었으며, 증착될 상기 유리 기판을 약 2cm 정도 이격(deposition distance)시킨 상태에서 45 W의 전력(r.f. power)을 약 1 분 동안 인가함으로써 수행되었다. 상기 W-Ti 증착 두께는 약 15 nm 에서 약 20 nm였다. 이후, 소성(firing)에 의하여 상기 PEI 층을 제거함으로써, W-Ti 가 전체 표면에 코팅된 SiO2 보조체를 상기 유리 기판으로부터 분리하였다. 도 6은 상기 공정에 의하여 수득된, W-Ti가 코팅된 SiO2 보조체를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy; TEM)으로 관찰한 사진으로, 상기 보조체의 내부(Point 1) 및 상기 보조체의 표면(Point 2)의 성분비를 하기 표 1과 같이 분석하였으며, 하기 표 1을 참조하면, SiO2 보조체 표면 상에 W-Ti 코팅층이 증착되어 있음을 확인할 수 있었다.
표 1
Figure PCTKR2011000848-appb-T000001
또한, 도 7을 참조하면 W-Ti 코팅층이 형성되지 않은 순수한 SiO2 보조체(도 7d)와 W-Ti가 코팅된 SiO2 보조체(도 7a 내지 도 7c)를 비교 관찰할 수 있다.
[실시예 2]
평균 직경이 650 nm 인 구형의 수용홈을 가지는 PDMS 기재 상에, 문지르기(rubbing)에 의하여 구형의 SiO2 보조체를 삽입하였다. 이후, RF 스퍼터링 공정에 의해 상기 SiO2 보조체의 노출된 표면을 포함하여 상기 보조체가 삽입된 PDMS 기재 상에 ITO(In2O3/SnO2, Indium tin oxide)를 증착하였다. 보다 구체적으로, 1 차 RF 스퍼터링의 증착 공정은 압력 분위기를 2 × 10-2 torr, 아르곤 가스: O2 = 50: 0.3 sccm 으로 혼합하고, 25℃ 분위기에서 증착될 상기 PDMS 기판을 약 4 cm 정도 이격(deposition distance)시킨 상태에서 60 W의 전력(r.f. power)을 약 10 분 동안 인가함으로써 수행되었다. 상기 ITO 증착 두께는 약 15 nm였다. 도 8은 상기 언급한 공정에 의해 형성된 ITO 코팅층이 증착된, SiO2 보조체를 포함하는 PDMS 기재를 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
이어서, 유리 기재 및 그 위에 형성된 PEI층을 포함하는 PEI/유리 기재에 상기 ITO가 증착된 PDMS를 접촉한 후 분리시키는 방법에 의하여, 상기 PDMS 기재 상의 상기 ITO가 SiO2 보조체를 상기 PEI/유리 기재 상으로 전사시켰다. 이후, RF 스퍼터링 공정에 의해 ITO가 증착되지 않은 SiO2 보조체의 일측면에 추가로 ITO를 증착시켰다. 보다 구체적으로, 2 차 RF 스퍼터링의 증착 공정은 2 × 10-2 torr, 아르곤 가스: O2 = 50: 0.3 sccm 으로 혼합하고, 25℃ 분위기에서 수행되었으며, 증착될 상기 유리 기판을 약 7.5 cm 정도 이격(deposition distance)시킨 상태에서 100 W의 전력(r.f. power)을 약 20 분 동안 인가함으로써 수행되었다. 상기 ITO 증착 두께는 약 15 nm였다. 이후, 소성(firing)에 의하여 상기 PEI 층을 제거함으로써, ITO 층이 전체 표면에 증착된 SiO2 보조체를 상기 유리 기판으로부터 분리하였다.
도 9는 상기 공정에 의하여 수득된, ITO 가 코팅된 SiO2 보조체를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy; TEM)으로 관찰한 사진으로, 코팅된 ITO층의 두께는 약 15 nm 였다. 상기 보조체의 내부(Point 1) 및 상기 보조체의 표면(Point 2)의 성분비를 하기 표 2와 같이 분석하였으며, 하기 표 2를 참조하면, SiO2 보조체 표면 상에 ITO 코팅층이 증착되어 있음을 확인할 수 있었다.
표 2
Figure PCTKR2011000848-appb-T000002
상기에서는 본원의 바람직한 구현예 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 제 1 기재 상의 수용홈에 보조체를 삽입하여, 상기 보조체의 제 1 표면은 상기 수용홈에 수용되고 상기 보조체의 제 2 표면은 외부로 노출시키는 단계;
    상기 제 2 표면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체에 제 2 기재를 부착하는 단계;
    상기 제 2 기재에 부착된 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 1 기재로부터 분리하여, 상기 제 1 코팅층이 형성된 보조체의 제 1 표면을 외부로 노출시키는 단계;
    상기 보조체의 제 1 표면 상에 제 2 코팅층을 형성하는 단계; 및,
    상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계:
    를 포함하는, 입자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용홈에 보조체를 삽입하는 것은,
    상기 제 1 기재 상에 상기 보조체를 분산시킨 후 물리적 압력을 가하는 것을 포함하는 공정에 의하여 수행되는 것인, 입자의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 물리적 압력은 문지르기(rubbing) 또는 누르기(pressing against substrate)에 의해 가해지는 것인, 입자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 제 2 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각을 독립적으로 진공증착, 스퍼터링, 또는 스핀코팅 하는 것을 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진공증착은 10-2 torr 내지 10-3 torr 의 압력에서 수행되는 것인, 입자의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 진공증착은 10℃ 내지 300℃의 온도에서 수행되는 것인, 입자의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기재는 고분자층을 추가 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계는 상기 고분자층을 가열하여 제거하는 것을 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 상기 제 2 기재로부터 분리하는 단계 후에, 상기 보조체에 형성된 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 균일하게 하는 단계를 추가로 포함하는, 입자의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 균일하게 하는 단계는,
    상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층이 형성된 보조체를 나노스테이지와 플레이트 사이에 위치시키고, 상기 나노스테이지를 회전 및 선형시키는 것을 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 균일하게 하는 단계는,
    100℃ 내지 500℃의 온도에서 상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층을 산화시키는 것을 추가 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층은 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층의 두께는 각각 독립적으로 1 ㎚ 내지 10,000 ㎚ 인, 입자의 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조체는 1 ㎚ 내지 10,000 ㎚ 의 크기를 가지는 것인, 입자의 제조방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각은 독립적으로 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 할로겐화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재는 실리콘(Si) 또는 고분자를 포함하는 것인, 입자의 제조방법.
  17. 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지는 보조체;
    상기 보조체의 제 2 표면에 코팅된 제 1 코팅층; 및
    상기 보조체의 제 1 표면에 코팅된 제 2 코팅층:
    을 포함하는, 입자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보조체의 평균 크기는 1 ㎚ 에서 100,000 ㎚ 인, 입자.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 보조체는 구형, 타원체, 오면기둥형, 육면기둥형, 팔면기둥형, 칠면기둥형, 원기둥형, 모서리가 굴곡된 육면기둥형, 육면체형, 모서리가 굴곡된 육면체형 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상을 가지는 것인, 입자.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 보조체는 이산화규소(SiO2)를 포함하는 것인, 입자.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각은 독립적으로 단일 성분의 금속, 합금, 단일 성분의 비금속, 비금속 혼합물, 금속-비금속 혼합물, 비금속 혼합물의 칼코젠화물, 질화물, 인화물, 할로겐화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것인, 입자.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층 각각은 독립적으로 W-Ti, Ti, W, CdS, CdSe, CdMnTe, GaP, Si, SiC, TiO2, SiO,SiOC, SiON, ZnO2, SrTiO3, FeTiO3, MnTiO3, BaTiO3, ZrO2, Nb2O5, KTaO3, WO3, Fe2O3, SnO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 입자.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층 및 상기 제 2 코팅층의 두께는 각각 독립적으로 1 ㎚ 내지 10,000 ㎚ 인, 입자.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층과 상기 제 2 코팅층은 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함하는 것인, 입자.
  25. 제 17 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 입자를 포함하는, 입자 어레이.
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