Silver nanowire-based hybrid nanostructure for a flexible transparent conductor

Abstract

빛 투과성과 전기 전도성을 동시에 가지고 있는 투명전극은 일상 생활에서 많이 접하고 있는 평판 디스플레이, 터치 스크린, 유기발광소자, 유기태양전지 등과 같은 광전자장치에서 필수불가결한 소재중의 하나이다. 현재, 인듐 주석 산화물인 ITO가 전체 투명전극 시장을 점유하고 있으나 희토류 중의 하나인 인듐의 매장량 제한과 그에 따른 가격 불안정으로 ITO를 대체할 수 있는 소재 개발에 대한 필요가 있다. 또한, 미래 유연 광전자 산업의 도래로 인해 생산 단가가 높고 취성 특성을 가지는 ITO를 대체할 수 있는 기계적 유연성을 지니면서 낮은 면저항 및 높은 광 투과성을 나타내는 차세대 유연 투명전극 개발에 대한 수요가 급증하고 있다. 최근에 이러한 ITO 대체 소재로 전도성 폴리머, 그래핀 (graphene), 탄소나노튜브 (carbon nanotube), 금속 나노와이어 (nanowire) 소재를 활용한 유연 투명전극들이 보고되고 있다. 그 중에 ITO와 가장 유사한 광 전기적 성능을 띠면서 우수한 기계적 유연 특성을 보이는 은 나노와이어 투명전극이 ITO 대체 소재로 각광을 받고 있다. 하지만, 은 나노와이어 기반의 투명전극은 ITO에 비해 공정성, 가격, 기계적 유연성에서 아주 좋은 특성을 나타내지만 높은 표면 거칠기는 실제 전자장치에서 성능 저하를 일으키는 주요한 요인이 되기 때문에, 광 전기적 특성을 유지하면서 은 나노와이어의 표면 거칠기를 낮게 만들 필요가 있다. 나노와이어 투명전극의 전기적 특성은 나노와이어 표면의 전기적 절연 특성을 지닌 리간드 (ligand) 농도, 그리고 나노와이어의 직경, 길이, 종횡비 등에 의해 접촉 저항 분포에 큰 영향을 받고, 이러한 나노와이어 들간의 접촉 저항은 투명전극의 광 전기적 성능 향상을 위해서 감소시킬 필요가 있다. 일반적으로 열처리를 통해 나노와이어 접촉 점들을 융합시킴으로써 전기 전도성을 향상시키는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 높은 온도의 열처리는 유연 투명전극을 위한 플라스틱 기판으로의 적용에 적합하지가 않기 때문에 낮은 온도 또는 소결 공정이 없이 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 방법이 제안될 필요가 있다. 금속 산화물, 그래핀, 전도성 폴리머 등과 같은 전도성 나노물질과의 하이브리드 구조를 통해 나노와이어간의 접촉 저항을 감소시키고 광 전기적 특성을 향상시키고자 하는 연구들이 많이 제안되고 있다. 본 연구에서는 간단하며 대면적화가 가능한 코팅 방법 중의 하나인 분무 코팅을 통하여 전도성 폴리머가 나노와이어에 적층이 된 구조의 하이브리드 투명전극을 제안하였다...