3 METHOD OF PREPARING 3-DIMENSIONAL STRUCTURES USING ELECTRIFIED FLOATING MASK

• Main Authors: WONJIN CHO, YOON HO JUNG, MAN SOO CHOI, WOOIK JUNG, CHANGNYEONG HUR, JOOYEON SHIN, PETER V. PIKHITSA
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 01.08.2023
• Subjects: ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY; ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OFTHREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVEAGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING,STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING; CASTING; MAKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF; NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS,MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES ASDISCRETE UNITS; NANOTECHNOLOGY; PERFORMING OPERATIONS; POWDER METALLURGY; TRANSPORTING; WORKING METALLIC POWDER

In accordance with the present invention, provided is a three-dimensional structure manufacturing method including the following steps of: (S1) disposing a lower substrate and a conductive mask including a plurality of holes, above the substrate, in an earthed reactor by spacing the substrate and the conductive mask apart from each other; (S2) generating electric fields of different sizes on the conductive mask and the substrate, respectively, to form an electrostatic lens around the holes of the mask; (S3) introducing charged nanoparticles through an upper inlet of the reactor to induce passage through the mask holes by the electrostatic lens and deposition on the lower substrate; and at least one selected from among a step (S4) of controlling electric field intensity between the conductive mask and the substrate to induce a size change of the structure and a step (S5) of three-dimensionally transporting the lower substrate while controlling the shape of a growing three-dimensional nanostructure. In accordance with the present invention, in a state in which a separation distance (d) between the substrate and the conductive mask is maintained, different voltages are applied to the substrate and the mask, respectively, to form an electric field by a potential difference; the degree of concentration of the charged nanoparticles on the substrate after passage through the holes of the mask can be determined in accordance with the intensity of the electric field; and the size and shape of the three-dimensional structure formed as the nanoparticles are deposited on the substrate can be controlled in accordance with the degree of concentration. 본 발명은 (S1) 접지된 반응기 내에서 하부 기판 및 상기 기판의 위쪽에 복수의 홀을 구비한 전도성 마스크를 이격시켜 배치하는 단계; (S2) 상기 전도성 마스크 및 기판에 각각 서로 다른 크기의 전기장을 발생시켜 상기 마스크의 홀 주변으로 정전기 렌즈(electrostatic lens)를 형성하는 단계; (S3) 상기 반응기의 상부 입구를 통해 하전 나노입자를 도입하여 상기 정전기 렌즈에 의한 마스크 홀의 통과 및 하부 기판상에 증착을 유도하는 단계; 및 (S4) 상기 전도성 마스크 및 기판 사이의 전기장 세기를 조절하여 구조물의 크기 변화를 유도하는 단계; 와 (S5) 하부 기판을 3차원으로 이송시키면서 성장하는 3차원 나노구조물의 형상을 제어하는 단계 중에서 선택되는 하나 이상의 단계를 포함하는 3차원 구조물의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 기판 및 전도성 마스크 간에 이격 거리(d)를 유지한 상태에서 기판 및 마스크의 각각에 상이한 전압을 인가하여 전위차에 의한 전기장을 형성하고, 상기 전기장의 세기에 따라 하전 나노입자들이 마스크의 홀을 통과하여 기판 상에 집속되는 정도를 결정할 수 있으며, 상기 집속 정도에 따라 나노입자들이 기판 위에 증착되면서 형성되는 3차원 구조물의 크기 및 형상을 제어할 수 있다.