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MEMS/NEMS 재료 및 디바이스의 나노트라이볼러지와 나노역학

전문가 제언: ○ MEMS는 현미경적 스케일(1mm~100nm)의 기계·전기부품을 결합하는 구조이며, NEMS는 100nm 이하의 나노스케일 전기·기계부품의 결합으로 구성된다. 이들은 밀리~피코 초단위에서 기능하도록 설계해야 한다. 어떤 MEMS/NEMS디바이스의 경우는 수많은 마이크로/나노 스케일 부품/재료로 집적구조를 형성한다.

○ 마이크로/나노 스케일 집적시스템인 MEMS/NEMS는 부품 간 점착, 마찰, 마모문제가 디바이스/시스템의 성능과 신뢰성에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 지난 10여 년 동안 이 문제와 관련된 많은 연구가 이뤄져 왔다. 이 해설논문은 MEMS/NEMS의 마찰관련 이슈와 해결을 위한 연구동향을 기술하고 있다.

○ 여기서 제기하고 있는 마찰공학적 이슈들은 MEMS에서는 1990년대 중후반~2000년대 초에 개발되거나 발표된 정전 마이크로모터, 마이크로터빈, 마이크로기어, 압력센서, DMD, RF 마이크로스위치, BioMEMS의 바이오센서를 대상으로, NEMS의 예에서는 원자력현미경(AFM)에 기초한 데이터저장시스템의 실리콘 마이크로 캔틸레버"Millipede"를 대상으로 디바이스들의 접촉/점착, 마찰/마모이슈들을 분석하였다.

○ 연구동향을 보면 MEMS/NEMS의 대표적 재료인 실리콘 및 폴리실리콘 필름에 대한 나노/마이크로 스케일의 마찰·마모연구가 많다. SiC필름은 고온 MEMS/NEMS용도로 훌륭한 마찰특성을 갖는 재료임이 밝혀졌다. 과 불화 알킬 자체조립 단분자층, 불화 폴리에테르 윤활제들은 마이크로디바이스 윤활용으로, 또한 DLC(Diamond-like Carbon) 코팅은 낮은 마찰·마모용도로 유용한 것으로 나타났다.

○ 국내에서는 MEMS연구가 매우 활발한 수준이며 NEMS연구에도 도전하고 있다. 앞으로 연구결과를 실용화와 연결하기 위한 노력이 필요하다. 이 해설논문에서도 제시하고 있는 바와 같이 실용화를 촉진하기 위해서는 MEMS/NEMS의 마모문제에 대한 연구개발이 중요한 과제라 할 수 있다.

저자: BHUSHAN B.
자료유형: 학술정보