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다공성 코팅층의 증착법

전문가 제언: ○ 본 발명은 반도체 전구체이온(Si, Ge)을 이용하여 가공물 표면에 다공성 반도체 막의 제조기술에 관한 것이다. 다공성 Si, SiGe 및 Ge 반도체 막의 이온유기 제조에 직접 응용할 수 있으며 이외에도 향후 다공성 탄소, 다공성 GaN, 다공성 Zn, 다공성 ZnTe에도 활용이 가능할 것으로 예상된다.

○ 양극산화(anodizing) 에칭과 같은 다공성 Si를 만드는 종래의 기술은 단결정 웨이퍼를 이용하는 데에는 유효하지만 박막 혹은 다공성 Ge막의 형성에는 적용할 수 없다. 종래의 기술을 이용한 다공성 막의 제조는 모두 값비싸고 제조공정이 어렵다. 특히 상용 크기의 양극(anode) 제조에 크기를 제어하는 것은 비용이 많이 들고 어려운 단점이 있으나 본 발명자료에서 제시한 반도체 Si과 Ge 전구체이온을 이용한 다공성 막의 제조기술은 이러한 문제점을 해결해 줄 수 있는 획기적인 방법으로 부상될 수 있을 것이다.

○ 현재 국내외에서 리튬2차전지에서 사용되는 흑연을 대체할 수 있는 고용량 양극재료를 개발하는데 많은 연구가 이루어지고 있다. Si, Sn 및 Ge와 같은 후보물질이 있으며, Sn, Ge의 경우 높은 이론용량(1,600m Ah/g)과 Si보다 빠른 리튬확산(약 400배)으로 인해 각광을 받고 있다. 그러나 리튬의 침투와 방출동안 발생하는 부피변화와 관련된 기계적인 스트레스는 기계적 안정성을 빠르게 감소시키는 요인이 되어, 전극에 균열과 부스럼이 발생하여 입자간 전자접촉의 감소가 일어나게 된다. 이러한 견지에서 규칙적인 다공을 가지고 있는 다공성 나노입자들은 리튬의 침투, 방출동안 발생하는 부피변화를 최소화할 수 있는 가장 좋은 후보물질로 각광을 받고 있어 향후 국내관련 연구기관에서는 이에 대한 연구가 집중적으로 이루어져야 할 것이다.

○ 다공성 나노재료는 촉매, 가스, 열센서, 전자기기와 같은 다양한 응용을 위해 연구가 국내외에 활성적으로 진행되고 있다. 최근에는 3차원 다공성 물질을 얻기 위한 금속의 증착기술 개발연구가 활기를 띠고 있다. 이러한 시점에 본 발명에 의한 다공성 반도체 막의 제조기술은 국내기업체의 국제적인 경쟁력 확보에 큰 도움이 될 수 있을 것이다.

저자: VARIAN SEMICONDUCTOR EQUIPMENT ASSOCIATES, INC.
자료유형: 특허정보