WO2013065898A1 - 나노와이어 제조방법, 나노와이어 패턴 형성방법 및 그 방법에 의해 제조된 나노와이어 - Google Patents

나노와이어 제조방법, 나노와이어 패턴 형성방법 및 그 방법에 의해 제조된 나노와이어 Download PDF

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WO2013065898A1
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nanowire
copper
oxidized
laser
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강봉철
고승환
양민양
한승용
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한국과학기술원
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    • C01P2004/10Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/16Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer

Definitions

  • the present invention relates to a nanowire manufacturing method and a method for forming a nanowire pattern, and more particularly, to sinter nanowires and then irradiate a laser to reduce oxidized copper nanowires to produce sintered nanowires.
  • It relates to a method of forming 3 ⁇ 4 and nanowire patterns.
  • Copper is a cheap material with high conductivity such as gold and silver. But unlike gold and silver, copper oxidizes easily in the atmosphere. In the nano state, the surface area is increased and more easily oxidized, making it difficult or impossible to apply copper which is easy to oxidize in the air to the industry, or requires a very expensive and complicated process.
  • an object of the present invention is to provide an invention capable of producing copper nanowires sintered in the air as created to solve the problems described above.
  • An object of the present invention described above the step of producing an oxide nanowires by oxidizing the nanowires (S610); And generating nanowires sintered and reduced by irradiating the laser nanowires with the applied reducing agent (S620).
  • the step of depositing the oxide nanowires mixed with the liquid (S613); Transferring the oxidized nanowires (S615); And laminating a reducing agent on one surface of the oxidized nanowires transferred by using any one of a coating method such as spin coating, slite die, spray, and coating, which is easy to form a thin film (S617). do.
  • nanowires are characterized by being synthesized from copper or aluminum.
  • the oxidized nanowires are characterized in that the nanowires are produced by being oxidized in air or mixed with a polar solvent.
  • an object of the present invention to generate an oxide nanowires by oxidizing the nanowires (S710); Selectively irradiating the oxide nanowires with the applied reducing agent by a laser (S720); And forming a patterned nanowire by generating sintered and reduced nanowires in a region irradiated by a laser (S730).
  • nanowires characterized in that synthesized from a copper or aluminum material.
  • the oxidized nanowires are characterized in that the nanowires are produced by being oxidized in air or mixed with a polar solvent.
  • the step of depositing the oxide nanowires mixed with the liquid (S713) characterized in that it further comprises.
  • step S713 the step of transferring the oxide nanowires (S715); characterized in that it further comprises.
  • the reducing agent is characterized in that ethylene glycol (Ethylene glycole).
  • patterning is characterized in that it is produced by removing nanowires not irradiated by the laser.
  • the present invention has an environmentally friendly effect as a water-based process.
  • the present invention unlike the method using the particles, since the physical disconnection does not occur even when tensioning, there is an effect capable of forming a highly conductive / high durability electrode pattern on the tensionable substrate.
  • FIG. 1 is a view showing a chemical process of reducing copper oxide nanowires to copper nanowires according to the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a process of oxidizing copper nanowires in water according to the present invention
  • FIG. 3 is a view showing a configuration for depositing copper oxide nanowires according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view for drying the transferred copper oxide nanowires according to the present invention
  • Figures 5 to 7 is a view for irradiating a laser to the copper oxide nanowires according to the present invention
  • 8 is the present invention after the copper oxide nano-wire laser and the laser irradiation prior to irradiation in accordance with a view of the sintered copper nanowires ",
  • FIG. 9 is an enlarged view of FIG. 8,
  • FIG. 11 is a flow chart showing a nanowire manufacturing method according to the present invention
  • Figure 12 is a flow chart showing a method for forming a nanowire pattern according to the present invention.
  • the present invention relates to a method for producing sintered and reduced nanowires by irradiating a nanowire synthesized using a copper or aluminum material, which is susceptible to oxidation in the air state, by laser irradiation and reducing it again.
  • the present invention is not limited to the above-described glass or aluminum material, and may be manufactured in the form of nanoparticles as well as nanowires. The wire manufacturing method and the pattern forming method will be described.
  • FIG. 1 shows a principle of reducing copper oxide nanowires to copper nanowires.
  • Conventional sintering of silver nanowires is a method of simply using a thermal thermal reaction (Phot) as a thermal sintering method of the laser.
  • the copper nanowires are forcibly oxidized to produce copper oxide nanowires (no additional process or treatment is needed to prevent the oxidation of copper), followed by mixing and coating as a reducing agent.
  • Photothermal chemistry reacts to reduce copper nanowires instantaneously and at the same time improves connectivity through instantaneous fusion of wires Can be formed.
  • CuO copper oxide
  • Reduction Potential Energy Reduction Potential Energy
  • Copper oxide absorbs the laser and increases the temperature due to the generation of heat energy at the same time as the weight, and at the same time increases the reducing agent temperature around the copper oxide nanowires to induce dehydration reaction to form acetaldehyde.
  • the resulting acetaldehyde and copper oxide nanowires react to form copper nanowires, diacetyl, and water.
  • the reduction reaction described above is called a polyol process.
  • Nanowire synthesis is basically a one-spot method that can be synthesized at once in a heating vessel. First, prepare a 500 ml Erlenmeyer flask and a 20 ml glass bottle before starting the synthesis.
  • FIG. 2 is a view illustrating a process of generating copper oxide nanowires 20 by oxidizing copper nanowires 10 into water as a polar solvent.
  • a polar solvent eg, water, alcohol-based aqueous solution
  • FIG. 2 (a) shows that the copper nanowires (10) are mixed in water as a solvent, and (b) and (c) of FIG. 2 show that the copper nanowires are oxidized with time.
  • Figure 2 (d) is a view showing the copper oxide nanowires (20) by shaking to disperse the oxidized copper nanowires after about 100 hours.
  • the copper oxide nanowires are deposited.
  • the general nanoparticles are not uniformly spin coated, it is preferable to perform the deposition step.
  • Deposition of copper oxide nanowires is deposited in a thin film form by polymer filter 31 and porous membrane 33 by vacuum suction of copper oxide nanowires mixed with water as shown in FIG. 3.
  • the polymer filter 31 has a number ran to several j3 ⁇ 4 m pore size, and the porous membrane 33 generally uses porous glass.
  • the polymer filter 31 is positioned under the copper oxide nanowires mixed with water, and the porous membrane 33 is positioned on the lower surface of the polymer filter 31. Vacuum suction under the porous membrane filters the copper oxide nanowires 35 deposited on the polymer filter 31.
  • the deposited copper oxide nanowires 35 are placed on the glass 43 and a slight force is applied to generate the transferred copper oxide nanowires 41. Transfer the transferred copper oxide nanowires (41) to an oven (45) at approximately 60 ° C and dry them for about five minutes. The polymer filter 31 is then removed. Dry process heat can be applied by heating plate, heating roll or the like.
  • the reducing layer is coated on the copper oxide nanowire 41 from which the polymer filter 31 is removed, as shown in FIG. 6.
  • the reducing agent used here is an alcohol having a hydroxyl group, preferably ethylene glycol, and the coating is thin film coated using spin coating, slit die, spray, or coating, which is easy to form a thin film.
  • the slit die coating is a slit die which maintains a constant width and gap. It is a device for uniformly applying the coating liquid while moving on the plate at regular intervals, which is advantageous for large area coating rather than slot die, and can control various coating thicknesses.
  • the copper oxide nanowires are reduced to copper nanowires by chemical change.
  • the chemical conversion process (polyol process) is copper oxide absorbs the laser as shown in Figure 1, the silver is increased by the generation of heat energy at the same time as the weight, and at the same time by increasing the reducing agent temperature around the copper oxide nanowires Induces dehydration and acetaldehyde is produced.
  • the resulting acetaldehyde and copper oxide nanowires react to form copper nanowires, diacetyl, and water.
  • the copper oxide nanowires irradiated by the laser are sintered and reduced copper nanowires 61, and the copper oxide nanowires 63 not irradiated by Raze are sintered and reduced. It doesn't work.
  • 9 is an enlarged view of copper oxide nanowires before laser irradiation and copper oxide nanowires after laser irradiation.
  • the left side of the oblique line is a portion not irradiated by the laser
  • the right side of the oblique line is a portion irradiated by the laser.
  • the portion not irradiated by the laser shows the oxide layer, and the wires are not coupled well, and thus the electrical connection is deteriorated.
  • the right side irradiated by the laser can be seen that the oxide layer is completely reduced to the glass, so that the coarse oxide layer is not seen, and the wires are also well bonded.
  • a desired pattern may be formed by selectively irradiating a laser to a predetermined region of the copper oxide nanowires.
  • the area not irradiated with laser is removed by immersing in water or spraying with high pressure by spray (71). Since water is used as a cleaning agent, it is environmentally friendly and chemical / physical modification of the material does not occur during washing, so the cleaned copper oxide nanoparticles can be recovered and reused, thereby reducing material costs.
  • the process according to an embodiment of the present invention described above can be applied to a stretchable substrate because the process can be performed on various flexible polymer-based substrates such as PI and PET, and wires have good connectivity.
  • copper has been described as an example, but aluminum, which is well oxidized in the air, may be used as described above.
  • aluminum may be manufactured in the form of a wire or particle, and then exposed to a condition in which oxidation is forcibly well, and then converted into A1 2 0 3 .
  • the present invention is variously applied to the manufacture of a touch screen panel, FET device, SET device, SAW device, ultraviolet light emitting device, solar cell, piezoelectric device, sensor, optical waveguide, UV sensor, optical switch, spin device.

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Abstract

본 발명은 나노와이어 제조방법, 나노와이어 패턴 형성방법에 관한 것으로서, 구리 나노와이어를 산화시킨 후 레이저를 조사하여 산화된 구리 나노와이어를 환원시킴으로써 소결된 나노와이어를 생성하는 나노와이어 제조방법 및 나노와이어 패턴 형성방법에 관한 것이다. 이를 위해 나노와이어를 산화시킴으로써 산화 나노와이어를 생성하는 단계 (S610); 및 산화 나노와이어를 도포된 환원제와 함께 레이저 조사함으써 소결 및 환원된 나노와이어를 생성하는 단계 (S620);를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 제조방법이 개시된다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
나노와이어 제조방법, 나노와이어 패턴 형성방법 및 그 방법에 의해 제조된 나노와이어
【기술분야】
본 발명은 나노와이어 제조방법, 나노와이어 패턴 형성방법에 관한 것으로 서, 보다 상세하게는 구라나노와이어를 산화시킨 후 레이저를 조사하여 산화된 구 리 나노와이어를 환원시킴으로써 소결된 나노와이어를 생성하는 나노와이어 제조방
¾ 및 나노와이어 패턴 형성방법에 관한 것이다.
【배경기술]
최근 광산업, 디스플레이 산업, 반도체 산업, 바이오 산업에서 제품의 박막 화 고성능화의 요구가 증가하고 있다. 여기에 최근 금, 은의 재료비 증가로 인한 구리의 수요가 증대되고 있다. 구리의 경우 가격이 매우 저렴하기 때문에 구리를 산업에 접복시키기 위한 여러 연구가 진행되고 있다.
구리는 금, 은과 같이 높은 전도성을 나타내면서 값이 싼 재료이다. 그러나 금,은과 달리 구리는 대기상태에서 쉽게 산화가 일어난다. 나노 상태에서는 표면적 이 증가하여서 더욱 쉽게 산화되므로 산화가 쉬운 구리를 대기 상태에서 산업에 접 목시키는 것이 불가능하거나 매우 고가의 복잡한 공정이 필요하다.
특히 ^근 유연 전자소자에 대한 기술적 요구가 증가 됨에 따라서 인장가능 :한 고내구성 전극이 요구되고 있다. 기존에 인장가능한 전극올 제조하는 방법으로 서 꼼속 나노와이어를 이용하여 체인형태의 미세구조를 만드는 방법이 있다. 이러 한 방법은 대부분 은과 같이 고가의 산화에 안정한 재료를 이용하여 제조하였다. 그러나 이러한방법은 와이어들 끼리의 연결성이 약하여 전도성이 낮은 단점 이 있고 미세 패턴닝이 용이하지 않다. 보다 선택성과 전도성을 향상시키기 위한 방법으로 은 나노와이어를 레이져를 이용하여 국부적으로 소결하는 방식도 있지만 이러한 방법은 고가의 은 나노와이어를 만들어야 한다는 제약이 있다.
[발명의 상세한설명]
【기술적 과제】
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으 로서, 대기 상태에서 소결된 구리 나노와이어를 제조할수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급 되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있 을 것이다.
【기술적 해결방법】
전술한 본 발명의 목적은, 나노와이어를 산화시킴으로써 산화 나노와이어를 생성하는 단계 (S610); 및 산화 나노와이어를 도포된 환원제와 함께 레이저 조사함 으써 소결 및 환원된 나노와이어를 생성하는 단계 (S620);를 포함하는 것을 특징으 로 하는 나노와이어 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, S610 단계 후, 액체와 흔합된 산화 나노와이어를 증착시키는 단계 (S613); 산화 나노와이어를 전사하는 단계 (S615); 및 환원제를 박막형성이 용이한 스핀코팅, 슬라이트 다이, 스프레이, 및 를코팅 중 어느 하나의 코팅방법을 이용하 여 전사된 산화 나노와이어 일면에 성층하는 단계 (S617);를 더 포함하는 것을 특징 으로 한다.
또한, 나노와이어는, 구리 또는 알루미늄을 소재로 하여 합성되는 것올 특징 으로 한다.
또한, 산화 나노와이어는, 나노와이어가 공기중에서 산화되거나 또는 극성용 매와흔합됨으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 목적은 나노와이어를 산화시킴으로써 산화 나노와이어를 생 성하는 단계 (S710); 산화 나노와이어를 도포된 환원제와 함께 선택적으로 레이저에 의해 조사하는 단계 (S720); 및 레이저에 의해 조사된 영역에 소결 및 환원된 나노 와이어가 생성됨으로써 패터닝이 형성되는 단계 (S730);를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법을 제공함으로써 달성될 수 있다ᅳ
또한, 나노와이어는, 구리 또는 알루미늄을 소재로 하여 합성되는 것을 특징 으로 한다.
또한, 산화 나노와이어는, 나노와이어가 공기중에서 산화되거나 또는 극성용 매와 흔합됨으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, S710 단계 후, 액체와 흔합된 산화 나노와이어를 증착시키는 단계 (S713);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, S713 단계 후, 산화 나노와이어를 전사하는 단계 (S715);를 더 포함하 는 것을 특징으로 한다.
또한, 환원제를 박막형성이 용이한 스핀코팅, 슬라이트 다이, 스프레이, 및 를코팅 중 어느 하나의 코팅방법을 이용하여 전사된 산화 나노와이어 일면에 성층 하는 단계 (S717);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 환원제는 에틸렌글리콜 (Ethylene glycole)인 것을 특징으로 한다. 또한, 패터닝은, 레이저에 의해 조사되지 아니한 나노와이어를 제거함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
【유리한 효과】
전술한 바와같은 본 발명에 의하면 나노물질 제조시에 산화방지를 위한 캡 핑처리가 불필요하여 원가절감의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 구리 나노와이어 합성과 패터닝을 동시에 할 수 있 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 와이어끼리 소결성 강화로 전기 전도성이 우수한 효 과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 물 기반의 공정으로서 친환경적인 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면 입자를 이용하는 방식과 달리 인장시에도 물리적 단 선이 되지 않기 때문에 인장 가능한 기판에도 고전도성 /고내구성의 전극패턴 형성 이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 박막 형성시 고전도성 투명 전극의 제조가 가능한 효과가 있다.
그리고 본 발명에 의하면 추가적인 진공 또는 불활성 기체 챔버에서 소결할 필요없이 대기상태에서 제조가능한 효과가 있다.
【도면의 간단한 설명】
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예 시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시 키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 산화구리 나노와이어가 구리 나노와이어로 환원되는 화학적 과정을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 구리 나노와이어를 물에 산화시키는 과정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 산화구리 나노와이어를 증착시키기 위한 구성을 나타 낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 전사된 산화구리 나노와이어를 드라이하는 도면이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 산화구리 나노와이어에 레이저를 조사하는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 레이저 조사 전의 산화구리 나노와이어와와 레이저 조사후 '의 소결된 구리 나노와이어를 나타낸 도면이고,
도 9는 도 8의 확대 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 세척과정에 의해 패터닝된 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 12는 본 발명에 따른 나노와이어 패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다. 【발명의 실시를 위한 형태]
이하ᅳ 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또 한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하 게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단 으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
<구리 나노와이어 패턴 형성방법 >
본 발명은 대기 상태에서 산화되기 쉬운 구리 또는 알루미늄 소재를 사용하 여 합성된 나노와이어를 레이저에 의해 조사하여 다시 환원시킴으로써 소결되고 환 원된 나노와이어를 제조하는 방법에 관한 것이다. 다만, 산화되기 쉬운 소재를 사 용할 수 있으므로 상술한 구라 또는 알루미늄 소재에 한정되는 것은 아니며, 나노 와이어 뿐만 아니라 나노 파티클 형태로 제작할 수도 있다ᅳ 이하에서는 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법 및 패턴 형성방법을 설명하 기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에서는 구리 나노와이어를 이용하여 설명하기로 한다. 따라서 알루미늄 나노와이어는 특별히 언급된 내용 외에는 구리 나노와이어 에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.
(화학변환 과정)
도 1에는 산화구리 나노와이어에서 구리 나노와이어로 환원되는 원리가 도시 되어 있다. 종래의 은 나노와이어의 소결방식은 레이저의 열적 소결방식으로 단순 히 광열반웅 (Phot으 Thermal React ion)을 이용하는 방식이다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는 제조된 구리 나노와이어를 강제로 산화시켜 산화구리 나노와이어를 제작 한 후 (이때 구리의 산화를 방지하기 위한 부가적인 공정이나 처리가 불필요), 환원제와 같이 흔합 및 도포하여 선택적으로 레이저를 조사함으로써 도 1에 나타난 광열화학 반응을 일으키게 한다.
광열화학 반웅을 일으켜 순간적으로 구리 나노와이어로 환원시킴과 동시에 와이어들끼리의 순간적인 융합으로 연결성이 강화되어 높은 전도성의 구리 전극을 형성할 수 있다.
한편, 상온에서 산화시킨 산화구리 (CuO)는 금, 은과 달리 리덕션 포텐셜 에 너지 (Reduction Potential Energy)가 낮기 때문에 쉽게 환원이 잘되는 특징을 가지 고 있다. 이것을 이용하기 위해서 환원제로 알콜 계열의 수산기를 갖고 있는 액체 물질과 흔합한 후 레이쩌를 조사하면 순간적으로 도 1의 반웅처럼 구리가 환원되어 최종적으로 산화구리 나노와이어가순수한 구리 나노와이어로 바뀌게 된다.
산화구리가 레이저를 흡수하여 역기와 동시에 열에너지의 발생으로 온도가 증가하고, 동시에 산화구리 나노와이어 주위의 환원제 온도를 증가시켜서 탈수반웅 을 유도하여 아세트알데히드가 생성된다. 생성된 아세트알데히드와 산화구리 나노 와이어가 반웅하여 구리 나노와이어, 디아세틸, 물이 형성된다. 상술한 환원반웅은 폴리올 과정 (Polyol process)이라고 한다.
(환원된 구리 나노와이어 제조방법)
먼저, 구리 나노와이어 합성에 대해서 설명하기로 한다. 나노와이어 합성은 기본적으로 가열 용기 안에서 한번에 합성할 수 있는 원 -스팟 (One-Spot) 방식을 사 용하는 것이 바람직하다. 우선 합성을 시작하기 전에 500ml 삼각플라스크와 20ml 유리병을 준비한다.
20ml 유리병에 10ml 증류수 (DI water)를 담는다. 그리고 Cu(N03)2 0.1M 용액 을 만든다. 만든 용액을 믹서를 이용해 섞어주고 용액이 안정화될 때까지 상온에서 대략 15분 정도 놓아둔다.
준비된 500ml 삼각플라스크에 80ml 증류수를 담고 수산화나트륨 (NaOH)을 약 3.5 ~ 15M 농도로 맞추어 넣는다. 수산화나트륨이 들어있는 삼각플라스크를 스터- 바를 이용하여 골고루 섞어준다. 여기서 발열반응이 생기므로 용액이 변질되지 않 게 주변온도를 조절한다. 골고루 섞인 수산화나트륨 용액에 에틸렌디아민 (ethylenediamineXEDA)을 약 0.05 ~ 2.0mK대략 99 중량 ¾) 넣고 스터 -바를 이용하 여 잘 섞어준다.
에틸렌디아민이 골고루 섞인 플라스크에 유리병에 만들어 놓은 Cu(N03)2
0.1M 용액 ½1를 삼각플라스크에 넣어준다. 이때, 용액의 색깔이 푸른색으로 변화 되는 것을 관찰하는 것이 바람직하다. 용액이 골고루 섞이게 10분 정도 기다린 후 히드라진 (hydrazine) 약 0.02 ~ 1.0ml (대략 35 증량 %)를 넣어준다. 이 용액을 넣는 순간 플라스크 안 용액의 색깔이 뿌옇게 변화하기 시작한다. 이 순간 스터 -바를 빼 내고 60 ~ 80°C 오일배스 (Oil Bath)에 삼각플라스크를 넣고, 40 ~ 60분 후에 꺼낸 다. 합성된 구리 나노와이어를 센트리퓨즈 (Centrifuse)를 이용하여 반웅하지 않고 남은 물질들을 제거한다 . 물과 에탄을을 이용하여 4 ~ 5번 4000rpm에서 클리닝 한 다.
다음으로, 제조된 구리 나노와이어 (10)를 산화시킨다. 이때 구리 나노와이어 는 상온의 공기 중에 산화시 킬 수도 있고 또는 극성용매 (일예로 물, 알콜계 수용액 등)를 넣어서 산화 속도를 빠르게 할 수도 있다. 도 2는 극성용매인 물에 구리 나 노와이어 (10)를 넣어 산화시 킴으로써 산화구리 나노와이어 (20)를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다 .
도 2의 (a)는 구리 나노와이어 (10)가 용매인 물에 흔합되어 있는 것을 나타 내며, 도 2의 (b) 및 (c)는 시간에 따라 구리 나노와이어가 산화되는 것을 나타낸 다. 도 2의 (d)는 약 100시간 후 산화된 구리 나노와이어를 흔들어서 분산시켜 산 화구리 나노와이어 (20)를 생성하는 것을 나타낸 도면이다 .
다음으로, 산화구리 나노와이어를 증착시 킨다 . 이 때 일반적 인 나노 파티클은 스핀코팅 이 획 일적으로 이루어지지 않아 증착단계를 수행하는 것 이 바람직하다. 산 화구리 나노와이어의 증착은 도 3에 도시된 바와 같이 물과 흔합된 산화구리 나노 와이어를 진공 흡입함으로써 폴리머 필터 (31) 및 다공성 멤브레인 (33)에 의해 박막 형식으로 증착된다. 이때 폴리머 필터 (31)는 수 ran ~ 수 j¾m 구멍 사이즈 (Pore Size) 를 가지며, 다공성 멤브레인 (33)은 일반적으로 다공성 글래스를 사용한다 .
여기서 , 도 3에 도시된 바와 같이 물과 흔합된 산화구리 나노와이어 하부에 폴리머 필터 (31)가 위치하고, 폴리머 필터 (31) 하부면에 다공성 멤브레인 (33)이 위 치 한다. 다공성 멤브레인 하부에서 진공흡입함으로써 폴리머 필터 (31) 위에 증착된 산화구리 나노와이어 (35)가 필터 링된다 .
다음으로 , 도 4에 도시된 바와 같이 증착된 산화구리 나노와이어 (35)를 글래 스 (43) 위에 올리고 약간의 힘을 가함으로써 전사된 산화구리 나노와이어 (41)를 생 성 한다. 전사된 산화구리 나노와이어 (41)를 약 60°C의 오븐 (45)에 넣고 약 5분간의 드라이 과정을 거 친다 . 그 후 폴리머 필터 (31)를 제거한다 . 드라이 과정사 열을 가 하는 방법은 가열 플레이트, 가열롤 등 열을 가할 수 있는 방식을 사용할 수 있다 . 다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이 폴리머 필터 (31)가 제거된 산화구리 나 노와이어 (41) 상층에 도 6과 같이 환원제를 코팅하여 성층한다. 이 때 사용되는 환 원제는 수산기를 가지는 알콜로서 바람직하게는 에틸렌글리콜이고, 코팅은 박막형 성 이 용이 한 스핀코팅, 슬릿 다이 , 스프레이, 또는 를코팅을 이용하여 박막 코팅 한 다 .
여기서, 슬릿 다이 코팅은 일정한 폭과 갭을 유지하고 있는 슬릿 다이가 기 판 위를 일정한 간격으로 움직이면서 코팅액을 균일하게 도포하는 장치로서 슬롯 다이보다 대면적 코팅에 유리하고 다양한코팅 두께의 조절이 가능하다.
한편, 도포된 환원제 및 산화구리 나노와이어에 도 7에 도시된 바와 같이 레 이저를 조사하면 화학적 변화에 의해 산화구리 나노와이어가 구리 나노와이어로 환 원된다. 이때 화학적 변환과정 (폴이올 과정)은 도 1에 도시된 바와 같이 산화구리 가 레이저를 흡수하여 역기와 동시에 열에너지의 발생으로 은도가 증가하고, 동시 에 산화구리 나노와이어 주위의 환원제 온도를 증가시켜서 탈수반옹을 유도하여 아 세트알데히드가 생성된다. 생성된 아세트 알데히드와 산화구리 나노와이어가 반웅 하여 구리 나노와이어, 디아세틸, 물이 형성된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 레이저에 의해 조사된 산화구리 나노와이어는 소 결 및 환원된 구리 나노와이어 (61)로 되고, 레이쩌에 의해 조사되지 아니한 산화구 리 나노와이어 (63)는 소결 및 환원되지 않는다. 도 9는 레이저 조사 전의 산화구리 나노와이어와 레이저 조사 후의 산화구리 나노와이어를 확대한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 사선 좌측은 레이저에 의해 조사되지 아니한 부분이고, 사선 우 측은 레이저에 의해 조사된 부분이다. 레이저에 의해 조사되지 아니한 부분은 산화 층이 보이고, 와이어끼리 결합이 잘 되지 않아 전기적 연결성이 저하됨을 알 수 있 다. 그러나 레이저에 의해 조사된 우측은 산화층이 구라로 완전히 환원되어 거친 산화층이 보이자 않고, 와이어끼리도 잘 결합되어 있음을 알 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 레이저를 산화구리 나노와이어의 기 결정된 영역 에 선택적으로 조사함으로써 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이때 레이저가 조사되 지 아니한 영역은 물에 담그거나 또는 스프레이 (71)에 의해 고압 분사하여 제거한 다. 세척제로 물을 사용하기 때문에 친환경적이고 세척중에 물질의 화학적 /물리적 변형이 발생하지 않기 때문에 세척된 산화구리 나노입자를 회수하여 재사용 할 수 있어 재료비를 절감할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 공정은 PI, PET 등의 여러 플렉서블한 폴리머 계열의 기판 위에서도 공정이 가능하고 와이어끼리의 연결성이 좋기 때문 에 인장 가능한 기판에도 적용 가능하다. 그리고 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 구리를 예로들어 설명하였으나 앞서 설명한 바와 같이 대기중 산화가 잘되 는 알루미늄 등을 이용할 수도 있다. 이때 알루미늄을 와이어 형태 또는 파티클 형 태로 제작한 후 강제적으로 산화가 잘되는 조건에 노출하여 A1203로 변환시킨 후 환 원제를 도포하고 레이저를 조사하여 알루미늄 와이어 패턴을 제작할 수 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되 지는 않으며, 다양한 변형 및 웅용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않 는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 【산업상 이용가능성】
본 발명은 Touch Screen Panel, FET소자, SET소자, SAW소자, 자외선 발광 소자, 태양전지, 압전소자, 센서, 광도파로, UV센서, 광스위치, 스핀소자 등의 제 조에 다양하게 적용된다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
나노와이어를 산화시킴으로써 산화 나노와이어를 생성하는 단계 (S610); 및 상기 산화 나노와이어를 도포된 환원제와 함께 레이저 조사함으로써 소결 및 환원된 나노와이어를 생성하는 단계 (S620);를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와 이어 제조방법.
【청구항 2]
청구항 1에 있어서,
상기 S610단계 후,
액체와흔합된 상기 산화 나노와이어를 증착시키는 단계 (S613);
상기 산화 나노와이어를 전사하는 단계 (S615); 및
상기 환원제를 전사된 상기 산화 나노와이어 일면에 박막 코팅하는 단계 (S617);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 제조방법.
【청구항 3】
청구항 1에 있어서,
상기 나노와이어는,
구리 또는 알루미늄을 소재로 하여 합성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 제조방법.
【청구항 4】
청구항 1에 있어서,
상기 산화 나노와이어는,
상기 나노와이어가 공기중에서 산화되거나 또는 극성용매와 흔합됨으로써 생 성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 제조방법.
[청구항 5】
나노와이어를 산화시킴으로써 산화 나노와이어를 생성하는 단계 (S710); 상기 산화 나노와이어를 도포된 환원제와 함께 선택적으로 레이저에 의해 조 사하는 단계 (S720); 및
상기 레이저에 의해 조사된 영역에 소결 및 환원된 나노와이어가 생성됨으로 써 패터닝이 형성되는 단계 (S730);를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패 턴 형성방법.
【청구항 6]
청구항 5에 있어서, 상기 나노와이어는,
구리 또는 알루미늄을 소재로 하여 합성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법.
【청구항 7
청구항 5에 있어서,
상기 산화 나노와이어는,
상기 나노와이어가 공기중에서 산화되거나 또는 극성용매와 흔합됨으로써 생 성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법.
【청구항 8】
청구항 5에 있어서,
상기 S710 단계 후,
액체와 흔합된 상기 산화 나노와이어를 증착시키는 단계 (S713);를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법.
【청구항 9】
청구항 8에 있어서,
상기 S713단계 후,
상기 산화 나노와이어를 전사하는 단계 (S715);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법 .
【청구항 10】
청구항 9에 있어서,
상기 환원제를 전사된 상기 산화 나노와이어 일면에 박막 코팅하는 단계 (S717);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법 .
【청구항 11】
청구항 5에 있어서,
상기 환원제는 알콜인 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법.
【청구항 12】
청구항 5에 있어서,
상기 패터닝은,
레이저에 의해 조사뒤지 아니한 나노와이어를 제거함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 나노와이어 패턴 형성방법 .
【청구항 13】
청구항 1에 기재된 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 나노와이어.
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