Functional devices such as flexible devices, wearable devices, bioinspired devices, and etc. are attracting attention as future technologies. These functional devices are fabricated on a complex 3D substrates. Therefore, in order to improve the performance of the functional device, a nanopatterning technique on a 3D substrate is essential. In this study, nanopatterns were formed on a 3D substrate by combining block copolymer self-assembly and iCVD process. The block copolymer has a disadvantage in that the polymer chains reflow during the thermal treatment and pattern is not formed in the upper part of the substrate. On the other hand, the iCVD process allows the conformal deposition of a polymer with a high degree of crosslinking to the desired thickness. pDVB polymer was deposited on the block copolymer deposited 3D substrate through the iCVD process. The pDVB layer has a high degree of crosslinking so that the pDVB layer does not flow down during the thermal annealing process and maintains its morphology. The pDVB layer acts as a supporting layer so that the block copolymer does not reflow during the thermal annealing process and the self-assembly pattern of block copolymer on a 3D substrate can be successfully formed. Furthermore, we successfully formed a block copolymer self-assembly pattern on the backside of a very rough and non-periodic Si substrate and on the surface of graphene fibers.
유연 소자, 웨어러블 소자, 생체 모방 소자 등과 같은 기능성 소자들이 미래 기술로서 주목받고 있다. 이러한 기능성 소자들은 복잡한 구조의 기판을 위에 형성된다. 따라서 기능성 소자의 성능향상을 위해서는 3차원 기판 상의 나노패터닝 기술이 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 블록공중합체 자기조립과 iCVD 공정을 결합하여 3차원 기판상에서의 나노패턴을 형성하였다. 블록공중합체는 열처리 과정 중 고분자 사슬이 흘러내려 기판의 위쪽 부분에 패턴 형성이 안되는 단점을 가지고 있다. 반면, iCVD 공정을 통하여 높은 가교도를 가진 고분자를 원하는 두께만큼 컨포멀하게 증착 할 수 있다. iCVD 공정을 통해 3차원 기판에 증착된 블록공중합체 상부에 pDVB 고분자를 증착하였고 이렇게 증착된 pDVB 층의 경우 가교도가 높기 때문에 열처리 과정 중에서 흘러내리지 않고 그 모양을 잘 유지하게 된다. pDVB층이 지지대 역할을 하여 블록공중합체가 열처리 과정 중에 흘러내리지 않게 되고3차원 기판 상의 블록공중합체 자기조립 패턴을 성공적으로 형성할 수 있었다. 나아가서 매우 거칠고 주기적이지 않은 실리콘 기판의 뒷면과 그래핀 섬유 표면에도 블록공중합체 자기조립 패턴을 성공적으로 형성하였다.
