희토류 산화물 박막을 이용한 표면 개질방법

플라즈마 원자층 증착 산화이트륨 박막을 이용한 내열 소수성 표면 개질

본 기술은 친수성인 실리콘, 실리카, 백금 기판 위에 플라즈마 원자층 증착법(PE-ALD)으로 산화이트륨(Y2O3) 박막을 20 nm 두께로 입혀 표면을 소수성으로 바꾸는 표면 개질 기술입니다. 이트륨 전구체 흡착과 산소 플라즈마 반응을 반복해 박막을 성장시킵니다.

기존의 실리콘계 무기 개질제와 유기 고분자 개질제는 열적 안정성이 낮아 고온에서 소수성을 잃어버리는 문제가 있었습니다. 이 때문에 제트엔진 부품이나 방화 유리처럼 내열성이 필수인 분야에는 적용하기 어려운 한계가 존재했습니다.

본 기술은 고온에서도 안정한 희토류 산화물을 개질층으로 사용하고 PE-ALD로 얇고 균일하게 증착하므로, 하부 기판 손상 없이 내열성 소수 표면을 얻습니다. 물 접촉각은 실리콘 31.6°에서 80.2°, 실리카 20.2°에서 71.2°, 백금 67.6°에서 84.2°로 높아지며, 하부 기판 선택만으로 최종 소수성을 조절할 수 있습니다. 발수 유리, 금속 배선, 반도체 기판, 제트엔진 부품 소재에 적용될 수 있어 고온 환경에서도 발수 기능이 유지되는 코팅 솔루션을 제공합니다.

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Key Features:

• 실리콘, 실리카, 백금 친수성 기판의 자연 산화막을 제거하고 300℃로 가열하는 단계
• 기화된 Yerba 이트륨 전구체를 아르곤 캐리어 가스와 함께 기판에 흡착시키고 잉여 전구체를 아르곤으로 퍼징하는 단계
• 유도결합형 산소 플라즈마를 흡착된 이트륨 전구체와 반응시켜 산화이트륨 박막을 형성하고 퍼징하는 과정을 20 nm 두께까지 반복하는 단계
• 실리콘 기판 접촉각을 80.2°, 실리카 기판을 71.2°, 백금 기판을 84.2°로 높여 발수 유리·반도체 기판·제트엔진 부품 소재로 사용하는 표면 개질방법

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본 발명은 중소기업청의 나노파우더 코팅기술을 통한 초소수성 세라믹 기능성 도료 개발 지원을 통해 개발되었습니다.

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