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기상증착을 통한 고분자 표면 설계

전문가 제언: ○ 화학증착(CVD)은 반응기 내에 화학증착 반응 기체들을 주입하여 화학반응에 의해 생성된 고체생성물을 기판에 증착시키는 기술로 본래 기판구조에 순응하여 균일한 두께의 무결함 무기박막 제조에 널리 사용된다. CVD의 종류에는 사용 원료별로 유기금속 사용의 MOCVD, 공정압력별로 대기압의 APCVD, 저압의 LPCVD, 반응 에너지원별로 Thermal CVD 및 가장 많이 사용되는 거의 진공의 플라즈마(히터 외) 이용 PECVD 등이 있다.

○ 이 글에서 CVD 이용 고분자 재료연구로 유명한 MIT 교수인 Karen K. Gleason 등은 CVD를 고분자 표면개질에 저온 저에너지의 전략으로 개질능력을 특화한 CVD 고분자 박막기술을 소개하고 있다. CVD 중합에서 단량체는 기체 상태로 기판표면에 도달하여 중합과 박막형성이 동시에 일어난다. CVD 고분자 박막은 고분자용해가 불필요하여 용매에 의한 기판손상도 없으며 불용성 고분자를 코팅할 수 있다. CVD 고분자 박막의 최초 방법은 플라즈마 들뜸이 중합개시제를 만드는 PECVD였다.

○ PECVD는 자유라디칼 및 이온과 같은 고도의 활성제가 포함된 복잡한 메커니즘을 가져, 화학적 제어 및 기능보존에 한계가 있다. 대안의 기술 중 이 글은 최근 인기 있는 개시제 사용의 iCVD법과 산화제 사용의 oCVD법을 중점적으로 소개하고 있다. iCVD법에선 저온으로 가열된 필라멘트가 단량체 분해 없이 자유라디칼이 형성되어 냉각된 기판 위에서 흡착 및 중합이 진행되며 PTFE 중합에 적합하다. oCVD에선 산화제에 의한 기판과 PEDOT의 전도성 고분자 사이의 강력한 공유결합이 강한 응력에 견디는 코팅을 만든다. 두 기술은 플렉시블 광전자공학소자, 약물전달, MEMS 등에서 큰 응용을 볼 것이다.

○ PECVD는 반도체, LCD패널, 결정질 및 비정질 실리콘 태양전지 산업의 핵심기술이다. 설비는 국내에서 2002년 주성엔지니어링(주)이 최초로 LCD용을 개발한 이래 에스에프에이가 2008년 두 번째로 개발하였다. 주성엔지니어링(주)은 비정질 실리콘 태양전지 설비를 개발하여 국내 태양전지 개발, 생산 및 수출에 일등공신이 되었다. iCVD나 oCVD 법을 이용하기 위한 초기 설비투자는 크지만 고분자 표면설계에 놀라운 잠재력을 가지고 있으므로 향후 이 기술의 개발에 노력하기를 기대한다.

저자: Ayse Asatekin, Miles C. Barr et al
자료유형: 학술정보