한밭대 신소재공학과 김정환 교수

국립 한밭대학교(총장 최병욱)는 신소재공학과 김정환 교수팀의 연구논문이 세계적인 학술지 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재됐다고 30일 밝혔다.

한밭대 신소재공학과 김수연 석사과정 대학원생이 제1저자로 발표한 이번 논문은 ‘Influence of growth temperature on dielectric strength of Al2O3 thin flms prepared via atomic layer deposition at low temperature’로, 웨어러블 시스템에도 적용 가능한 저온 원자층 증착법(ALD) 공정 기반 유전막 제조 연구에 관한 내용이다.

웨어러블 디바이스란 인체에 부착하여 컴퓨팅이 가능한 전자소자로 구성된 모든 종류의 기기를 말하며, 유연성과 신축성을 가지는 유연 소재들을 기반으로 하는데 이러한 소재들은 대부분 열에 민감하고 특히 고온에서 심각하게 변형되기 때문에 웨어러블 디바이스 제조에는 저온 공정이 필수적이다.

이런 점에서 다양한 박막 제조 방법 중 원자층 증착법은 우수한 박막 품질과 탁월한 두께 균일성뿐만 아니라 다른 진공 박막 제조 공정 대비 상대적으로 낮은 공정 온도로 인해 저온 공정이 필수적인 웨어러블 디바이스 제조 분야에서 주목받고 있다.

하지만 공정 온도가 낮을수록 물질의 전기적 신뢰성을 결정하는 가장 중요한 요소인 절연 강도가 저하된다는 문제점이 있다.

김 교수팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 전기적 신뢰성이 저하되지 않고 유연 소재에도 적용 가능한 저온 원자층 증착 공정 및 절연 강도에 영향을 주는 인자들에 대한 연구를 진행했다. 

그 결과, 원자층 증착법을 이용해서 유연 소재에 적용 가능한 150도 이하의 저온 공정으로도 우수한 절연 강도를 갖는 고품질 산화알루미늄 유전 박막 제조가 가능함을 밝혀냈다.

한편, 이번 연구는 한국기계연구원 유영은 책임연구원, 한국과학기술원 서종수 박사와의 공동연구로 진행됐으며, 지난 3월 24일 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인판에 게재되었다.