고분자 주쇄가 공액구조를 갖는 고분자는 일반적으로 전기전도성, 비선형광학특성, 기체투과성, 자기성, 광 및 전기발광 등의 다양한 특성을 보인다. 공액구조 고분자의 이러한 특성을 근간으로 유기발광소자, 유기태양전지, FET, Schottky 다이오드, 배터리, 화학센서 등에서 중요한 소재로 이용되어 오고 있다. 지금까지 다양한 형태의 공액 구조 고분자가 설계되었는데, 특히 고분자 전해질은 고분자 구조 내의 많은 부분이 이온화가능하거나 이온성 부분을 갖는 분자량이 큰 물질을 말한다. 본고에서는 공액고분자 전해질의 분자설계와 합성, 더 나아가 이들의 응용에 관한 최근의 연구동향을 제시하였다.

1,2-디브로모에탄을 이용한 2-에티닐피리딘의 무촉매중합을 통하여 이온성 전도성 고분자를 높은 수율로 합 성하였다. 합성한 고분자의 분자구조를 여러 가지 분석장비로 측정한 결과 설계한 N-(2-브로모에틸)피리디늄 브로마 이드를 갖는 공액구조 고분자임을 확인할 수 있었다. 이 고분자의 UV-Visible스펙트럼에서는 800 nm 까지 흡수 피 크를 보여주는데, 이는 공액구조 고분자의 π→ π* 전이에 기인한 것이다. 아울러 고분자의 전기전도도 및 전기광학 특성을 측정하고 분석하였다. 이 고분자는 도핑과 탈도핑 사이에서 매우 안정한 비가역 전기화학적 거동을 보였다.

다양한 질량비의 SiO2, Hollow SiO2 나노 파티클들을 Poly(methylmethacrylate) (PMMA) 용액에 분산하여 OLED 내부 광추출용 산란층을 제작 하였다. 구형의 실리카 나노 파티클들은 약 300 nm의 평균 입자 사이즈를 나타내었다. 실리카 나노 파티클 고분자 분산액은 스핀코팅을 통하여 기판위에 코팅 되어 제작되었다. 내부가 비어 있지 앉은 SiO2 나노 파티클 산란층의 경우 높은 산란 특성을 나타내었으며 (30wt%, 588 nm, Haze 0.37) Hollow SiO2 나 노 파티클의 경우 상대적으로 낮은 산란 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다 (30 wt%, 588 nm, Haze 0.16). 하 지만 Hollow SiO2 나노 입자의 경우 매우 낮은 back-scattering으로 인한 높은 투과 특성을 나타내었다 (30 wt%, 588 nm, 85%). 또한 입자의 함량 증가에 따른 투과도의 감소와 산란의 증가 비가 상대적으로 매우 높음을 확인할 수 있었다.

CdO와 황의 사용량을 달리하며 콜로이드상태의 CdS 양자점 물질을 합성하였다. 얻어진 물질의 흡 수 및 발광스텍트럼으로 볼 때 약 1:3의 몰비 이하에서는 사용량에 관계없이 동일한 모습을 나타내었으며 이 로부터 반응물질의 사용량 비율에 관계없이 약 3.6nm 크기의 동일한 양자점 입자가 만들어짐을 확인할 수 있 었다. 1:9의 반응비율에서는 의미있는 흡수스펙트럼을 얻을 수 없었으며 발광스펙트럼의 모양도 매우 달라 앞 의 경우와 동일한 물질의 형성이 있다고 보기 어려웠다. 이로부터 CdS 콜로이드 양자점 물질의 합성은 반응 물질의 사용량에 크게 의존하지 않으며 그 비율이 너무 큰 경우에는 반응 자체가 달라질 수 있음을 볼 수 있 다.

유기 발광 다이오드(OLED)는 차세대 조명으로 많은 관심을 받고 있으며, 디스플레이로서의 상용화에 이미 성공하였고, 대체 조명 시장에까지 그 영역을 넓혀가고 있다. OLED의 급격한 기술 발전에도 불구하고, OLED의 유 기층/투명전극과 기판에서 발생하는 내부 전반사에 의해서 일반적인 OLED의 외부 광자 효율은 현재 20~30% 정도에 머무르고 있는 실정이다. 따라서, 고효율의 OLED의 구현을 위해서는 고성능의 광추출 구조의 개발이 절실히 필요하 다. 내부 광추출 구조를 소자에 적용하기 위해서는 많은 어려움이 있으며, 특히 소자의 누설전류를 방지하기 위해서 광추출 구조의 표면 거칠기를 최소화하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 ZnO 나노파티클-투명 고분자 복합 구 조의 광추출 구조를 쉬운 제작 방법으로 구현하였으며, 나노파티클의 분산에 따른 광추출 구조의 광학적 특성 및 표 면 구조의 영향에 대해서 알아보았다.

C, M, Y, K 색상의 출력물에 대하여 20°, 60°, 85°의 고정된 각도를 사용하는 상용 광택계를 이용하 여 광택값을 측정하고 이 결과를 전각 측각 광택계를 이용하여 측정한 BDRF와 비교하였다. 동일한 시료에 대하여도 상용광택계로 측정한 광택값은 사용한 각도에 따라 차이를 나타내며 BDRF 곡선의 전체 면적과 최 대높이와 비교하였을 때 입사각이 큰 85°에서의 측정값이 가장 유사한 값의 변화를 보였다. 다리미를 사용하 여 표면을 매끄럽게 하는 퓨징작업을 한 후 광택을 측정하니 BDRF의 최대값은 입사각이 작은 20°에서의 측 정값과 가장 비슷한 경향을 나타내었으며 BDRF의 면적은 85°에서의 측정값과 가장 일치하는 결과를 나타냈 다.

Micro-electromechanical systems (MEMS) 구조물용 고 종횡비의 외팔보 제작을 목적으로 초임계 이산화탄 소를 사용한 건식 식각 실험을 진행하였다. 건식 식각 실험은 초임계 이산화탄소에 50% 불산 (HF) 원액과 공용매 (물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜)를 사용하여 진행되었다. 희생 실리카 층을 식각하여 드러난 MEMS 외팔보 빔 은 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. HF원액을 사용한 건식 식각 실험은 종횡비 1 : 150의 외팔보 빔까지 기 판과 접착없이 단독으로 서 있는 형태로 제작되었다. 공용매로 메탄올과 에탄올을 사용한 건식 식각의 결과에서는 종 횡비 1 : 75 까지 접착없이 제작할 수 있었고, 이소프로필 알콜을 공용매로 첨가한 실험 결과에서는 종횡비 1 : 37.5 까지 접착없이 제작할 수 있었다. 본 연구의 결과 건식 식각과정에서 알콜계 공용매의 첨가는 대체로 식각 성능을 저 하시킴을 알 수 있었다.

고 종횡비 MEMS 구조물의 습식 공정에서 세정 이후 건조 과정에서 발생하는 문제점들을 극복하기 위하여 초임계 이산화탄소를 이용한 고 종횡비의 MEMS 구조물의 건조방법에 대하여 조사하였다. 실험에 사용된 MEMS 구조물 습식 제조방법의 세정은 HF/water에서 식각된 cantilever beam을 isopropyl alcohol (IPA)로 치환하여 진행되었다. 초임계 이산화탄소에 의한 IPA의 제거율은 VOC 분석법을 통하여 다양한 조건에서 측정 되었고, 건조된 cantilever beam은 SEM을 이용하여 관찰하였다. 자연 건조를 통한 방법으로는 종횡비 1:15의 cantilever beam까지 stiction 없이 제조할 수 있었으나, 초임계 이산화탄소를 이용한 MEMS 구조물의 건조는 기존의 건조방법 보다 고 종횡비를 가지는 1:75의 cantilever beam까지 stiction 없이 제작할 수 있었다.

소듐 2-브로모에탄술포네이트를 이용한 2-에티닐피리딘의 무촉매중합을 통하여 새로운 이온성 폴리아세틸렌을 합성하였다. 중합반응은 균일하게 진행되었으며 높은 수율 (중합수율: 78%)로 해당고분자를 합성하였다. 반응 초기 사차 염화과정에서 생성된 활성화 N-(에틸술포네이트 소듐)-2-에티닐피리디늄 브로마이드가 중합반응의 단량체로 참여하고 있는 것으로 밝혀졌다. 고분자의 분자 구조를 여러 가지 분석기기로 확인한 결과 설계한 치환기를 갖는 폴리아세틸렌 유도체가 합성되었음을 확인할 수 있었다. 합성 고분자의 고유점도는 0.12-0.15 dL/g 범위였으며 X-선 회절분석 결과 무정형상임을 확인할 수 있었다. 고분자의 광발광 피크가 593 nm에서 관찰되었는데, 이는 2.09 eV의 광에너지에 해당한다. 이 고분자는 도핑과 탈도핑 피크 사이에서 비가역 전기화학적 거동을 보였다.

초임계 건식 식각 공정에서 HF수용액을 초임계 이산화탄소에 녹인 식각용액을 사용하여 희생막으로 사용되는 테트라에톡시실란막 (TEOS막) 층에 대한 식각성능을 조사하였다. HF에 대한 물의 조성에 따른산화막 식각률의 비교를 통하여 식각에 가장 효과적인 비율을 조사하였다. 50 wt%의 HF수용액을 이용하여 초임계 이산화탄소에서 TEOS막의 건식식각을 진행 할 경우, 990nm/min의 높은 식각속도와 잔여물이 전혀 남지 않는 우수한 식각성능을 확인할 수 있었다.

WCl6-EtAlCl2 촉매계를 이용하여 비교적 큰 분자량을 갖는 폴리(페닐아세틸렌)을 합성하였다. 중합반응이 잘 진행되었으며 중합수율은 81%였다. 합성한 폴리(페닐아세틸렌) 분자구조를 NMR(1H-,13C-), IR, UV-visible, 원소분석 등으로 분석한 결과 페닐 치환기를 갖는 공액구조 고분자가 합성되었음을 확인할 수 있었다. 아울러 332 nm의 빛으로 여기시킬 경우 PL 최대 peak는 424 nm에서 관찰되었는데, 이는 2.93 eV의 광 에너지에 해당한다. 이 고분자의 순환 전압전류 그림은 도핑과 탈도핑사이에서 비가역적인 전기화학적 거동을 보여주었다. 이 고분자의 전기화학적 과정이 매우 안정하였으며, 스캔속도에 따른 산화전류 밀도 실험으로부터 이 고분자의 산화-환언 과정은 확산-제어과정에 따르는 것으로 분석되었다.

이온 주입에 의하여 경화된 탄화층을 가지는 포토레지스트는 통상적인 습식 또는 건식 처리로는 제거하기가 매우 어렵다. 본 연구에서는 확산성과 물질전달특성이 우수한 초임계 이산화탄소와 공용매 및 첨가제를 사용하여 고이온 주입된 포토레지스트를 제거하는 방법을 연구하였다. 공용매의 종류 및 농도, 압력, 온도, 첨가제의 종류에 따른 제거특성을 연구하였으며, 제거 전 후의 웨이퍼 표면 상태 및 성분을 SEM, EDS를 사용하여 분석하였다. 산 혼합 공용매를 사용하여 4000psi, 70℃에서 2분간 처리 하였을 때, 포토레지스트는 100% 제거됨을 알 수 있었다.