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마이크로 플라스마의 나노 클러스터-입자 제조 및 응용

전문가 제언: ○ 양자물성의 실리콘 나노입자는 폭넓은 응용이 기대되는 새로운 재료이다. 여기에서는 용량 약 1㎕의 공간에 형성된 비열평형 플라스마를 이용하여 SiCl4에서 입경 3~20㎚의 실리콘 나노입자를 연속으로 합성하는 프로세스에 관한 것이다.

○ 플라스마 종류에는 플라스마의 밀도, 전자온도, 발생방식, 종들 간의 열평형 정도, 응용 분야와 가해지는 전기장의 주파수에 따라 구분한다. 열평형 전도에 따라 완전열평형 플라스마(CTE plasma), 국부열평형 플라스마(LTE plasma)와 비열 플라스마(non-thermal plasma)가 있다.

○ 비열 플라스마는 비교적 낮은 온도에서 화학적으로 활성화된 반응 종들의 생성이 용이하여 산업적으로 실용 가능성이 매우 크다. 이것은 반도체공정에서 식각, 에칭, 증착 등과 나노 미립자 제조 분야, 물질의 표면처리, 정보디스플레이 장치에 이용된다.

○ 연구와 관련된 문헌 발표를 보면 반도체소자, 나노입자 제조, 표면처리 등 첨단산업에서 빠른 증가를 보이며 나노공정에서는 미국과 유럽 기술이 앞서 있다. 발표 건수로 보면 우리나라도 5위로 비교적 높은 기술을 보유한 것으로 추정된다.

○ 플라스마 반응기에서는 단일 입도분포에 가까운 나노입자를 생성할 수 있는 것으로 알려져 활발한 연구와 상업화가 이루어지고 있다. 최근에는 Si, SiO2, Si3N4 등과 같은 고기능성 나노입자를 제조하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.

○ 실리콘 나노입자는 생화학용 형광표식, 전자재료, 전극재료, 의료용 생체재료 등 많은 활용이 기대되고, 나노입자의 사용은 자기와 광전자 분야가 가장 큰 시장 점유한다.

○ 나노공정에 이용되는 플라스마기술은 비용절감, 공정단축, 친환경적인 효과가 있어 경쟁이 치열하다. 향후 원천기술에 가까운 플라스마기술과 나노기술의 융합은 큰 시너지효과를 나타낼 것으로 보인다.

저자: Tomohiro Nozaki, Ken Okazaki
자료유형: 학술정보