김상섭 기자
이진호(인천대 물리학과 조교수), 김경식(인천대 지능형반도체공학과 석사과정)
(뉴스통신=김상섭 기자) 인천대 교수 연구팀이 잉크젯 인쇄기반 초소형산화아연 마이크로닷 어레이구현에 성공했다.
29일 인천대학교(총장 박종태)는 물리학과 이진호 교수팀이 잉크젯 인쇄기술을 이용해 세계에서 가장작은 3μm 직경의 산화아연 마이크로닷 어레이를 구현하는데 성공했다고 밝혔다.
교수 연구팀은 잉크젯 인쇄된 드랍렛의 기하학적 구조에 따른 내부 미세 유체 거동과 고체화 메커니즘의 상관관계를 분석했다.
접촉각이 작은 드랍렛의 내부에서는 바깥 방향의 대류 흐름이 우세해 응고후 커피링 효과 (coffee ring effect)가 강하게 나타난다.
반면, 접촉각이 큰 드랍렛의 경우 내부를 순환하는 마랑고니흐름 (Marangoni flow)이 강화됐다.
따라서 건조과정중 드랍렛의 접촉선 고정현상을 지연시키고 커피링 효과가 억제된 소형화된 마이크로닷 구조를 형성함을 확인했다.
또, 연구팀은 기판의 표면에너지 및 온도제어를 통해 드랍렛의 초기접촉 면적을 최소화함으로써 미세화된 산화아연 마이크로닷 어레이를 구현하고 이를 유기태양전지에 적용했다.
아울러 마이크로닷 어레이에 의한 광학적 효과에 의해 태양전지의 광활성층내 흡수가 증대돼 효율이 향상됨을 확인하였다.
연구주도 이진호 교수는 “연구는 잉크젯 인쇄의 장애물인 커피링 효과를 억제할 수 있을 뿐만아니라 초기 드랍렛에 비해 훨씬 더작은 마이크로닷 구조를 구현할 수 있었다”고 말했다.
그러면서 “잉크젯 인쇄기술이 발전하면 나노사이즈의 구조체를 인쇄공정을 통해 손쉽게 구현해 다양한 광소자에 응용 가능할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
한편, 본연구는 광주과학기술원 강홍규 박사, 한국화학연구원의 홍순일 박사 연구팀과 함께 수행했다.
그리고 재료 및 금속공학분야 국제 학술지인 Journal of Materials Research and Technology (JCR 상위 6.1%)에 게재됐다.
