이 기술을 이용하면 다양한 기판에서 고정밀 패터닝이 가능해져 유기 전자소자 기술 등과 결합한, 성능과 집적도가 우수하고 자유자재로 휘어질 수 있는 고성능 플렉시블 전자소자나 디스플레이 등을 실현할 수 있게 된다.

일반적으로 집적도가 높은 전자소자 제작을 위해서는 고비용의 노광 혹은 광식각 공정이나 고진공 전자빔 공정을 통한 금속 패턴의 제작이 필수적이다. 최근에는 잉크젯과 롤투롤(Roll to Roll) 프린팅 기술을 이용해 직접 금속 패턴 제작을 시도하고 있다.

그러나 공정 특성상 1㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 이하의 정밀도 달성에는 한계가 있어 고집적·소형화에 불리했다. 이러한 상황에서 연구팀은 3~6nm(나노미터, 10억분의 1미터) 크기의 녹는점이 낮은 은 나노 입자와 열확산을 최소화할 수 있는 금속 나노입자 펨토초레이저 소결공정 (Femtosecond laser selective nanoparticle sintering, FLSNS)을 개발했다.

더불어 유리, 웨이퍼, 고분자 필름 등 다양한 기판위에 1㎛이하의 고정밀도 금속 패턴을 단일 공정으로 제작할 수 있는 기술도 성공, 최소 정밀도 380nm 선폭의 극미세 금속패턴을 제작했다. 연구팀은 개발된 금속 패터닝 기술을 유승협 KAIST 전기 및 전자공학과 교수팀과 협력해 유기 전계효과 트랜지스터 제작공정에 적용한 차세대 플렉시블 전자소자 제작의 가능성을 열었다.

고승환 교수는 "고가의 진공 전자빔 공정을 통해서만 제작 가능했던 기존의 디지털 직접 나노패터닝 기술을 비진공, 저온 환경에서 구현함으로써 전자빔 공정을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 앞으로 다양한 플렉시블 전자소자 제작에 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 이번 연구결과는 재료과학기술 분야의 세계적 권위의 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 7월호에 게재됐다.
 

▲극미세 금속패턴. ⓒ2011 HelloDD.com

▲선택적 금속 나노입자 펨토초 레이저 소결 공정. ⓒ2011 HelloDD.com