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(한국기계연구원 연구성과3)자유지지형 나노박막의 기계적 특성 측정 장치 및 방법

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2014-12-17 (수) 11:33 조회 : 3507

■ 보유기관 : 한국기계연구원

■ 주요 발명자 : 현승민
■ 권리사항
- 출원번호 : 10-2012-0104253 외3건(PCT 미공개 포함

- 출원일 : 2012년 09월 19일
- 현재상태 : 미공개
■ 기술완성도 : 시작품단계

 

기술개요


- 자유지지형 나노박막을 부상액 위에 띄워 자유지지 박막의 형태를 유지한 후 별도로 제작된 지그를 사용하여 100nm 두께이하의 시편에 대한 자유지지형 나노박막의 인장 특성을 측정하는 장치 및 방법

 

기술 개념도

 

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 50nm 급 박막의 기계적 물성 측정 실험결과

 측정장비

 

기술내용 및 동향


- 일반 평면에 기능성 나노 물질을 직접 전사하는 기존의 기술은 저온 공정이 가능해 디스플레이, 나노발전기, 유기 트랜지스터 및 센서 등 다양한 분야에 적용돼 왔지만 소재들이 평면 위의 기판과 접촉하고 있기 때문에 기판과 측정대상 물질과의 상호 교란을 완벽히 차단하기가 어렵다는 단점이 있었으며, 자유지지 나노 스케일 박막 소재의 물성 측정의 어려움이 있었다.(100nm 이하 자유지지 박막의 기계적 물성 측정)
- 기존 자유지지 형태 기술은 고가에 많은 시간이 소요되고, 대량생산이 어렵거나 재료 활용이 제한적이었으나, 본 기술은 나노구조물을 공중에 띄운 자유지지 형태로 제작하면 기존 기술의 장점은 살리는 동시에 기판의 영향 없이 나노 박막 신소재의 전기적·기계적 물성을 정확하게 측정할 수 있어 물성측정과 관련된 분야에 기여할 수 있다.
- 본 기술을 이용하면 나노 스케일 소재의 정밀 물성 측정이 가능하며, 나노 소자 및 부품의 제조 및 공정비용 절감이 가능하다.
- 더불어 기존 방식보다 저렴한 가격으로 대량생산이 가능하며 정밀도까지 높아 다양한 곳에 활용할 것으로 기대된다.
- 나노 박막 소재가 공중에 떠있으면 소재의 위아래 면을 모두 사용할 수 있어 바이오 및 가스 센서 등의 민감도를 높일 수 있다는 장점도 있으며, 이밖에도 자유지지 형태의 구조적 특징으로 인해 미세 진동(떨림)이 가능해 특정 주파수에서 진동하는 나노크기의 공진기(resonator)및 물질에 가해지는 힘이나 변형을 측정하는 응력·변형 센서등에 활용 가능하다.

 

적용가능분야 및 목표시장


- 나노 부품 및 소자 제조 업체

 

시장동향


- 나노계측장치의 세계시장 규모는 2000년에는 3조원, 2005년에는 약 11조원, 2010년에는 13조 5,000억 원, 2020년에는 22조 원에 달할 것으로 전망된다.
- 한편, 2000년 일본 시장규모는 세계시장의 3.3%에 불과한 1,000억 원, 2005년에는 1,300억 원으로(세계시장의 1.2%) 크게 감소하나, 2020년에는 세계시장의 2.78%인 6,100억 원으로 성장할 것으로 전망하고 있다.
- 전 세계의 나노융합소자 산업분야 중 현재까지 양자점, 탄소나노튜브, 나노선, 분자 전자소자, 나노 광소자 분야 등 전체 분야에서 시장이 형성되지는 않고 있지만 나노융합기술의 발전속도 및 신기능 소자의 시장침투 가능성을 예견할 때 시장은 지속적으로 확대될 것으로 전망된다.

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나노계측장치의 시장규모 전망
(자료 : 일본 경제신문사, NEDO, 일본종합연구소 자료)

 

[주요기업 동향 및 경쟁현황]


- 나노계측장치는 몇몇 기업에 의해 시장이 독점되고 있으며, SPM 장치의 경우 얼마 전까지 DigitalInstruments와 PA가 Scientific Instruments가 세계 시장을 거의 양분하다시피 하였으나 여러 단계의 병합, 흡수과정을 거쳐 최근 VEECO가 이들 회사들을 전부 인수함으로써 세계 SPM 시장에서 절대 강자로 군림하게 된다.
- 또한, SEM, TEM 등 전자현미경 시장은 HITACHI와 JEOL이, FIB장치는 FEI와 SEIKO, JEOL 등이 거의 독점기술을 갖고 세계시장을 장악하고 있다.
- 국내 나노계측장치 관련 기업은 SPM관련하여 PSIA와 SNU Precision, SEM과 관련하여 미래로시스템, 엘립소미터와 관련하여 상록코리아, 엘립소테크놀로지 등 몇몇 소수의 벤처기업에 불과하며, 대부분의 나노계측장치들을 거의 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다.


hi
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