The development of high performance flexible electronic devices has attracted con-siderable attention owing to the proliferation of flexible/wearable future electronic appli-cations. Nanowires (NWs) are a promising candidate for high performance flexible devices because of their extraordinary physical/chemical properties based on a unique nanoscale 1D form-factor. To achieve high device performance and diverse applications, it is im-portant to control the aspect-ratio, crystallinity, composition, and defect density of NWs with wide range of material-selection on flexible substrates. In addition, recent applica-tions of NWs, including high performance nano-devices require a reliable method to fabri-cate fully-aligned and dense NWs over a large area. However, it is still challenging to fab-ricate geometry-controlled and high quality NWs, regardless of materials, on a large area flexible substrate, limiting NWs for the wide range of applications. Here, we develop a novel transfer method to fabricate fully-aligned, dense, ultralong NWs, regardless of ma-terials, on a flexible substrate. To achieve our purpose, we newly develop a top-down ap-proach fabrication based nano-transfer methods based on high-temperature thermal treatment and novel sacrificial layer techniques. The thermal temperature annealing is classified with 3 ranges, which can be used for material property modification of wide range of materials, such as metals, semiconductors, and ceramics; i) low-temperature cov-ering from room temperature to 200 °C, ii) mid-temperature range covering about 400 °C, and iii) high-temperature range for about 700 °C. Using these method, we first produce an ultralong, perfectly aligned metal / semiconductor nanowire array that is heat treated at >700 °C on a flexible polyethylene terephthalate substrate. Based on the devel-oped methods, we further developed various advanced nano-electronic devices, such as flexible heater and wearable nanogenerator, with high simplicity and manufacturing reliability.
본 연구는 고성능 유연 전자 소자의 신뢰적인 제작을 위한 새로운 나노와이어 전사 방법 개발과 응용에 관한 내용이다. 고성능의 유연 전자 장치의 개발은 유연/착용할 수 있는 미래 전자 응용 소자의 확인으로 인해 최근 큰 관심을 받고 있다. 나노와이어 (Nanowire, NW)는 고유한 나노크기의 1차원 폼 팩터를 기반으로 한 탁월한 물리/화학적 특성으로 인해 고성능 유연 전자 소자를 위해 매우 적합한 재료이다. 다양한 응용처에 높은 성능을 가지는 나노와이어 소자를 위해서는 유연한 기판에서 광범위한 재료 선택을 통한 나노와이어의 큰 종횡비, 결정성, 조성 및 결함 밀도를 제어하는 것이 중요하다. 또한, 고성능 나노 디바이스를 포함한 나노와이어를 산업적으로 응용하기 위해서는 넓은 영역에서 완전 정렬되고 조밀한 나노와이어를 신뢰적이고 가격 경쟁적으로 제조할 수 있는 방법을 필요로 한다. 하지만, 기존의 성장법 또는 반도체 공법을 기반으로 하는 나노와이어 제작 방법들은 그 어떠한 방법도 위의 요소들 (넓은 재료 선택성, 높은 물성, 균일한 크기와 정렬, 가격 경쟁력)을 만족하지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 나노-희생층 및 열처리 적용 가능한 나노와이어 전사 공정 개발을 통해서 유연 기판 위에 완벽하게 정렬되고 밀도가 높은 나노와이어를 재료에 상관없이 손쉽게 제작하는 공정 방법을 개발하였고, 제작된 나노와이어를 활용한 소자 적용을 함으로써 실제 개발 된 방법의 효용성을 검증하였다.
