나노와이어 네트워크를 이용한 유연한 투명전극

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-16

단단하고 불투명한 전기장치와는 반대로, 터치스크린, 유기발광다이오드, 전자 디스플레이 및 태양전지를 포함한 많은 현대의 광전자 기기들의 성공적인 제조를 위해서는 유연하고 투명하면서도 높은 전도성을 가진 전극이 필요하다. 광학적 투명성과 전기적 전도성을 결합시키고 균형을 맞출 수 있는 매우 유연한 투명 전도성 전극을 제조하기 위해, 중국과학기술대학(University of Science and Technology of China)의 Shu-Hong Yu가 이끄는 연구팀은 새로운 나노와이어 어셈블리(nanowire assembly) 전략을 제안하였다. 이 방법을 사용하면 은 나노와이어 네트워크를 정교하게 조절함으로써 유연하고 투명한 전극을 제작할 수 있다. 본 연구결과는 Angewandte Chemie International Edition (Angew. Chem.-Int. Ed. 2014, 53(49), 133477-13482)지에 게재되었으며, 원문제목은 “Manipulating nanowire assembly for flexible transparent electrodes”이다. 연구팀은 나노와이어 어셈블리를 제작하고 두 개의 나노와이어 간의 거리를 조절할 수 있는 대규모 나노와이어 네트워크를 제작하기 위한 새로운 용액 기반의 방법을 제안하고 있으며, 이로써 대규모의 유연한 투명 전도성 전극을 제작할 수 있다. Langmuir-Blodgett법을 사용해 은 나노와이어와 텔루륨(Te) 나노와이어를 결합시킨 후에, 선택적으로 Te 나노와이어를 제거하여 원하는 간격을 갖는 은 나노와이어만을 남도록 하였다(그림 1). 나노와이어 어셈블리를 활용한 유연한 투명 전도성 전극은, 97.3%에 달하는 높은 투과성을 보이며(그림 2) 시트의 저항은 2.7 Ω/sq만큼 낮다. 이는 ITO(indium tin oxide)를 유리 위에 80nm 두께로 코팅한 경우보다 더 뛰어난 성능을 보여준다. 새로 개발된 나노와이어 어셈블리의 안정성을 확인하기 위해, 연구팀은 액체 속에서 나노와이어 어셈블리의 기계적 성질 및 전기적 성질을 조사하였다. 나노와이어 어셈블리를 제작한 후에, 나노와이어 전극은 물 혹은 에탄올 속에서 비틀린 상태에서도 전도성을 유지하였다. 이 기술의 실용적인 응용가능성을 검토하기 위해, 연구팀은 그림 2의 삽입그림에서 보여준 것처럼 터치 패널 스크린에 은 나노와이어 투명전극을 제작하고 실험하였다. 이 전략은 유연하면서도 투명한 전극의 대규모로 제작하는 최적의 가능성을 제공하게 될 것이며, 광학적 투명성과 전기적 전도성의 양호한 균형을 제공하게 될 것이다. 본 연구 프로젝트는 중국 국가 기초연구 프로그램(National Basic Research Program of China), 중국 자연과학 기금위원회(National Natural Science Foundation of China) 및 중국과학원(Chinese Academy of Sciences)으로부터 지원받았다. 그림 1> 유연한 투명전극을 위한 나노와이어 어셈블리의 제작과정 그림 2> (좌측) 유연한 투명전극을 위한 나노와이어 어셈블리의 제작과정, (우측) 나노와이어 기반의 투명전극의 광투과 스펙트럼. 삽입그림: 은 나노와이어 전극을 이용한 나노와이어 어셈블리를 이용한 터치 패널 그림 3> Te 나노와이어의 SEM(주사전자현미경) 및 TEM(투과전자현미경) 영상 1-manufacturing.png 2-optical.jpg 3-Te.png http://www.materialsviews.com/flexible-transparent-electrodes-made-nanowire-networks/