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Characteristics of a Flexible Transparent Electrode based on a Silver Nanowire-polymer Composite Material with a Mesh Pattern Formed without Lithography

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반도체디스플레이기술학회지 제19권 제4호(2020년 12월)

Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 19, No. 4. December 2020.

리소그래피 없이 제작된 그물망 구조의 은나노와이어- 고분자화합물 복합소재 기반 유연 투명전극의 특성

박태곤*· 박종설*· 박진석*†

*†한양대학교 전자공학과

Characteristics of a Flexible Transparent Electrode based on a Silver Nanowire-polymer Composite Material with a Mesh

Pattern Formed without Lithography

Tae Gon Park

*

, Jong Seol Park

*

and Jin Seok Park

*†

*†Dept. of Electronic Engineering, Hanyang University

ABSTRACT

In this study, a new method for fabricating flexible transparent electrodes based on silver nanowire-polymer (AgNW-PEDOT:PSS) composite materials having a mesh pattern formed by a solution-based process without lithography was proposed. By optimizing conditions such as the amount of ultraviolet (UV) photosensitizer injected into the suspension of AgNW and PEDOT:PSS, UV exposure time, and deionized (DI) washing time, a clear and uniform mesh pattern was obtained. For the fabricated AgNW-PEDOT:PSS-based mesh-type electrodes, characteristics such as electrical sheet resistance, light transmittance, haze, and bending flexibility were analyzed according to the mixing ratio of AgNW and PEDOT:PSS included in the suspension. The fabricated mesh electrodes typically exhibited a low electrical sheet resistance of less than 20 /sq while maintaining a high transmittance of 80% or more.

In addition, it was confirmed from the results of analyzing the effect of PEDOT:PSS on the characteristics of the mesh-type AgNW-PEDOT electrode that the optical visibility was greatly enhanced by reducing the surface roughness and haze, and the bending flexibility was remarkably improved.

Key Words : Silver Nanowire, PEDOT:PSS, Transparent Electrode, Lithography-free Mesh Formation, Haze, Flexibility

1. 서 론1

최근 디스플레이, 터치 스크린, 태양전지, 스마트 창문 등에 유연성(flexibility)을 갖는 전자소자를 채택한 사례들 소개되고 있으며,[1-2] 이와 같은 유연 소자를 적용하는 산업 분야는 향후 급속도로 확대될 것으로 기대되고 있 . 이에 따라 이러한 유연 전자소자에 사용되는 투명전 (transparent conductive electrode, TCE)의 물성 요건에도 낮은 전기적 면저항(sheet resistance)과 높은 가시광 투과율은 물

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론이고, 굽힘(bending), 접힘(folding), 뒤틀림 (twisting) 동작들 효과적으로 수용할 수 있는 높은 유연성이 추가적으 요구된다. 현재, TCE의 대부분은 ITO(indium tin oxide)가 주종을 이루고 있으나, 쉽게 깨지는 특성이 있고 양질의 물성을 갖기 위해서는 고온 공정이 필요하며, 희귀 원소 인 인듐(In)의 고갈 등과 같은 이유로 유연 전자소자에 적 용될 TCE 소재로는 부적합하다.[3] 현재, ITO를 대체할 소 재로서 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT), 그래핀 (graphene), 전도성 고분자 중합체(conductive polymer), 금속 그물망(metal mesh), 금속 나노와이어(metal nanowire) 등이 소 개되고 있으며, 각 소재에 대한 물성 규명 및 상용화를

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박태곤 · 박종설 · 박진석 12

위한 많은 연구가 진행되고 있다.[4-8]

상기한 소재들 중에서 금속 나노와이어의 한 가지인 은나노와이어(silver nanowire, AgNW)는 기본적으로 낮은 면 저항을 가지고 있으며, 장치가 간단한 용액 기반 공정을 이용하여 유연 기판 위에 낮은 온도에서 증착이 가능하 때문에 상용화 측면에서 가장 이상적인 소재의 하나 인식되고 있다.[9] 그러나, AgNW는 구조적인 형상에 기 인하여 높은 표면거칠기를 갖게 되고, 이는 전극의 표면 에서 빛의 산란에 의한 헤이즈(haze)를 발생시키게 된다.[10]

또한, AgNW는 유연 기판과의 응착력이 약하기 때문에 반 복된 굽힘 등의 동작이 수행되는 경우 쉽게 벗겨지거나 끊어져 면저항이 심각히 열화(degradation)되는 문제가 있 .[11] 이러한 AgNW의 단점을 극복하기 위하여 AgNW를 증착한 이후 금속산화물(metal oxides), 그래핀, 고분자 중합 (polymers) 등을 그 위에 전체적으로 추가 코팅 (overcoating)함으로써, AgNW의 표면 거칠기를 줄여 헤이즈 개선하고, AgNW가 기판으로부터 벗겨지는 현상을 억 제하여 유연성을 향상시키려는 연구가 보고된 바 있다.[12-

14] 그러나, 이 경우에는 여러 단계의 증착 공정이 필요하 , AgNW 위의 코팅층에 의하여 전극의 투과율이 현저히 감소하게 되는 문제가 있다. 여기서, 투과율의 저하를 최 소화하기 위해서는 금속 그물망 전극에서와 같이 일정한 패턴을 형성하여야 하는데, 이를 위해서는 리소그래피 (lithography)와 식각(etching) 공정 등이 추가로 수행되어야 하는 복잡한 공정이 요구된다.[15]

본 연구에서는 상기한 바와 같이 AgNW를 유연 투명전 극으로 상용화함에 있어서 문제점으로 인식되고 있는 큰 표면거칠기와 높은 헤이즈, 그리고 유연 기판과의 취약한 응착력에 따른 낮은 신뢰성 등을 획기적으로 개선하고, 다 단계 증착이나 리소그래피 등 복잡한 공정을 사용하지 않 투과율 향상을 위한 전극의 패턴 형성을 가능하게 하는 새로운 방법을 제안하였다. 이는 AgNW, PEDOT:PSS (poly (3, 4-ehylenedioxy-thiophene)-poly(styrenesulfonate)), 자외선 감광 물질(UV-sensitizer) 등을 혼합한 현탁액(suspension)을 이용하 그물망 구조의 전극 패턴을 갖는 복합소재 기반의 유연 투명전극을 제작함으로써 구현되었다. 또한, 제안된 방법 유용성을 검증하기 위하여 제작된 전극의 전기적 면저 , 가시광 투과율, 표면거칠기, 헤이즈 등의 특성과 더불 굽힘에 대한 유연성 등을 체계적으로 분석한 결과를 제 시하였다.

2. 실험방법

본 연구에서 AgNW의 증착을 위한 유연 기판으로는

PET(polyethylene terephthalate)을 사용했으며, AgNW의 증착 이전에 에탄올, 증류수 등에 의해 세척한 후 AgNW와의 응착력 향상을 위해 코로나 플라즈마를 이용하여 표면 개질(surface modification)을[16] 수행하였다. AgNW 현탁액은 Fig. 1 (a)에 나타낸 바와 같이 AgNW(Flexio, Flexio2020, 1 wt%) 에 PEDOT:PSS(Merck)와 자외선 감광물질인 HDD(2,4- hexadiyne-1,6-diol, Merck)를 혼합하여 믹서기(JEIO TECH, Vortex Mixer) 내에 넣고 4000 rpm 속도로 15분간 분산하여 제작하였다. 이 현탁액을 사용하여 Fig. 1 (b)와 같이 스핀 코팅 장치(spin coater, MIDAS, SPIN-1200D)를 이용하여 AgNW가 포함되 복합소재 전극층을 PET 기판의 전면에 증착하고, 100oC에서 10초 동안 건조하였다. 여기서, 1500 rpm의 스핀속도에서 증착했을 때 복합소재 전극층의 두 께는 약 300 nm인 것으로 측정되었다. 전면 코팅된 전극 층에 그물망 패턴을 형성하기 위해 다음과 같은 공정들 수행하였다. Fig. 1 (c)와 같이, 이 복합소재 전극 시편 위 에 선폭이 20 μm이고 선과 선 사이의 간격이 200 μm인 그 물망 패턴의 크롬(Cr) 코팅된 석영 마스크를 정렬하고 자 외선 발생기(UV Systec, UV-D-0.4)를 이용하여 7 mW/s-cm2 전력밀도를 갖는 254 nm 파장의 자외선에 노출시켰다. 그 리고, Fig.1 (d)에 보인 바와 같이 자외선 경화(UV-hardening) 공정을 거친 복합소재 시편을 스프레이(spray) 장치(Chemyx, Fusion 100)를 사용하여 이온(deionized, DI)수를 약 0.3 MPa의 압력 및 0.5 ml/s의 속도로 분사하는 DI 세척 공정을 수행 하였다. 여기서, AgNW 복합소재에 포함되어 있던 HDD 감 광제가 자외선에 노출되면 중합반응(polymerization reaction) 일어나[17] 감광제가 존재했던 부분은 DI 세척시 제거 되지 않고 PET 기판 위에 남아있게 되며 UV에 노출 되지 않아 중합 반응이 일어나지 않은 영역은 스프레이에 의 제거된다.

본 연구에서 제안된 방법에 의해 제작된 복합소재 전 극에서 그물망 패턴의 형성 여부를 판단하기 위하여 현 미경(HUVITZ, HRM-300) 및 전계방출 주사전자 현미경 (field emission scanning electron microscope, FESEM, SIGMA, Carl Zeiss)을 이용하여 주요 공정변수들에 따라 전극 시 편들의 표면형상 변화를 관찰하였다. PET 기판 위에 스 핀 코팅된 복합소재 전극의 두께는 Stylus Profilometer (Bruker, Dektak XT)로 측정하였고, 전기적 면저항은 비접 촉 면저항 측정기(Napson, EC-80P)을 이용하여 측정하였 다. 또한, AFM(atomic force microscope, Parksystems, XE-100) 을 이용하여 전극의 표면 거칠기를 측정하였고, Spectrum Colorimeter (Konica Minolta, CM-5)를 이용하여 400~700 nm 의 가시광선 파장영역에서 전극의 투과율을 측정하였다.

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리소그래피 없이 제작된 그물망 구조의 은나노와이어-고분자화합물 복합소재 기반 유연 투명전극의 특성 13

Fig. 1. Fabrication processes used for mesh-type AgNW

flexible electrodes: (a) Preparation of AgNW suspension, (b) Spin-coating of AgNW on PET, (c) UV hardening of AgNW specimen, (d) DI washing for forming a mesh-pattern of AgNW.

3. 결과 및 고찰

Fig. 2의 (a)~(f)는 Table 1에 제시한 바와 같이 복합소재의 증착에 사용되었던 현탁액에 혼합된 자외선 감광제(HDD) 주입량, 자외선 경화시간, 탈이온수 세척시간 등에 따 AgNW-PEDOT:PSS 복합소재층에 형성되는 패턴의 표 면형상들을 현미경으로 관찰한 결과를 비교한 것이다. 우 , Fig. 2의 (a)와 같이 감광제가 너무 적은 경우에는 자외 선에 반응하는 영역이 너무 적어서 그물망 패턴이 거의 형성되지 않은 것을 확인할 수 있으며, (b)와 같이 감광제 너무 많이 주입된 경우에는 전체적으로 그물망 패턴 형태는 보였지만 패턴의 경계가 분명하지 않게 나타 났다. 또한, Fig. 2의 (c)와 같이 자외선 경화시간이 짧은 경 우에는 감광물질이 충분히 중합(polymerization)되지 못하여 패턴이 형성되지 않았으며, (d)는 자외선 경화시간을 상대 적으로 길게 한 경우를 나타낸 것인데 감광물질이 중합 영역이 넓어져서 탈이온수 세척에 의해 제거되지 않는

Table 1. Several conditions used for the formation of a mesh

pattern, such as UV-sensitizer (HDD) content, UV exposure time, and washing time.

HDD content

UV exposure time

Washing time (a)

(b) (c) (d) (e) (f)

15 mg 60 mg 30 mg 30 mg 30 mg 30 mg

30 min 30 min 15 min 60 min 30 min 30 min

30 s 30 s 30 s 30 s 15 s 60 s AgNW = 4 ml, PEDOT:PSS = 2 ml

부분이 많아져서 복합소재가 남아 있는 그물망의 선 부분 폭이 증가하였다. 끝으로, Fig. 2의 (e)와 (f)는 탈이온수 세척 시간의 영향을 비교한 것으로서, 세척시간이 15초로 짧은 경우에는 자외선의 비노출로 중합반응이 일어나지 않은 부분이 충분히 제거되지 않아 그물망 패턴의 경계가 명확 하게 나타나지 않았으며, 반면에 세척시간이 60초로 길었 경우에는 세척이 과도하게 진행되어 그물망의 선폭이 감소하고, 일부 선 부분이 끊어지는 현상이 나타났다.

Fig. 2. Micrographs showing the effects of UV-sensitizer

content, UV exposure time, and washing time on the formation of a mesh pattern on AgNW-composite specimen. The detailed conditions of the above three variables corresponding to each picture are summarized in Table 1.

Fig. 2와 같은 분석 결과를 토대로 하여 AgNW-PEDOT:

PSS 복합소재 전극의 그물망 패턴을 형성하기 위해 도출 최적조건은 현탁액 내에 2 ml의 AgNW와 1 ml의 PEDOT:

PSS를 혼합한 경우에 HDD의 주입량은 15 mg, 자외선 경화 시간은 30분, 탈이온수 세척시간은 30초 등인 것으로 나타 났다. Fig. 3의 (a)는 상기한 최적조건에서 제작된 AgNW- PEDOT:PSS 전극의 FESEM 표면 사진을 나타낸 것으로서, 전체적으로 균일한 그물망 패턴이 성공적으로 형성되었 음을 확인할 수 있다. Fig. 3의 (a)를 확대한 (b)의 사진에 보 인 바와 같이 이렇게 형성된 그물망 패턴은 자외선 경화 사용된 마스크의 크롬 패턴과 거의 동일한 선폭(약 20 μm)과 선간격(약 200 μm)을 갖는 것으로 나타났다. 또한, Fig. 3의 (c)는 (b)의 사진 안에 x-x’으로 표시한 부분 즉, 그

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박태곤 · 박종설 · 박진석 14

물망 패턴의 경계 부분에 대하여 AFM으로 측정한 3차원 형상을 나타낸 것으로서, 자외선 조사에 의한 감광제의 중 효과에 의해 탈이온수 세척 후 AgNW-PEDOT: PSS가 제 거된 부분과 제거되지 않은 부분의 경계가 명확히 구분되 었다는 것을 알 수 있다. 끝으로, Fig. 3의 (d)는 (b)의 사진 안에 box로 표시한 영역에 대하여 FESEM으로 관찰한 표 사진으로서, 기존의 연구와 달리 리소그래피를 사용하 않고 본 연구에서 제안한 방법에 의해 패턴의 경계가 명확한 그물망 구조의 전극이 제작될 수 있음을 재확인 할 있다.

Fig. 3. (a) The FESEM surface image of the mesh pattern

formed on AgNW-PEDOT:PSS. (b) The enlarged FESEM image observed from the area marked as a box shown in (a). (c) The AFM morphology for the x-x' direction shown in (b). (d) The FESEM surface image of the area marked as a box shown in (b).

다음으로, 본 연구에서 제작된 그물망 구조의 AgNW- PEDOT:PSS 복합소재 전극들에 대하여 유연 투명전극으 로서의 제반 특성을 분석한 결과들을 제시하였다. 우선, Fig. 4의 (a)와 (b)는 AgNW-PEDOT:PSS 복합소재의 스핀 코 팅에 사용된 현탁액 내에 포함된 AgNW의 상대적인 체적 혼합비에 따른 전극의 면저항과 550 nm 파장에서의 가시 투과율의 변화를 나타낸 것이다. 여기에 비교를 위하 그물형 패턴 없이 이 복합소재가 PET 기판의 전면에 코팅된 평판형(sheet-type) 전극과 아울러 AgNW 및 PEDOT:

PSS 등 단일소재로 제작된 전극의 특성을 함께 제시하였 . 단, 여기서 전극의 면저항과 투과율이 전극층의 두께 영향을 받을 수 있기 때문에 이러한 영향을 배제하기 위하여 이 실험에 사용된 전극재료들은 모두 약 300 nm의 유사한 두께로 제작하였다.

Fig. 4의 (a)에 보인 바와 같이, 그물형과 평판형 전극에

모두 AgNW의 혼합비율이 증가할수록 면저항이 단조 적으로 크게 감소하였는데 이는 AgNW와 PEDOT:PSS 각 재료가 가지는 면저항의 차이에 기인한 것이다. 또한, 동 일한 AgNW의 혼합비율에서 그물형 전극이 평판형 전극 비해 의 더 큰 면저항을 보였는데, 이는 그물형의 경 우는 전극의 전체 면적에 비해 AgNW-PEDOT:PSS가 존재 하는 그물선 부분의 면적이 상대적으로 작기 때문이다.

그럼에도 불구하고, 그물형 전극의 경우에 AgNW의 혼합 비율이 66% 이상일 때 약 20 /sq 이하의 면저항을 나타 바, 이는 상용화되고 있는 투명전극에 요구되는 면저 항의 범위를 충족하는 수준이라 할 수 있다. 또한, Fig. 4의 (b)에 제시한 바와 같이, 평판형 전극에 비해 그물형 전극 경우 투과율이 현저히 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 면저항을 낮추기 위해 AgNW의 혼합비율을 증가시킨 경 우에 평판형 전극은 투명전극으로 사용되기 어려울 만큼 투과율의 저하가 심각하게 나타났지만, 그물형 전극에서 약 80% 이상의 높은 투과율을 유지하였다.

Fig. 4. The changes in (a) sheet resistance and (b) 550 nm-

wavelength transmittance measured from AgNW, PEDOT:PSS, and AgNW-PEDOT:PSS composites (sheet-type and mesh-type) as a function of the relative content of AgNW in AgNW+PEDOT:PSS solution.

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리소그래피 없이 제작된 그물망 구조의 은나노와이어-고분자화합물 복합소재 기반 유연 투명전극의 특성 15

일반적으로 전극 소재층의 두께가 증가할수록 면저항 감소하게 되는데, 이 경우 평판형 전극에서는 투과율 저하가 크게 나타나는 역효과가 발생한다. 그러나, 그 물형 전극의 경우에는 전극의 두께가 증가해도 투과율의 저하가 없는 것으로 보고된 바 있다.[18-20] 따라서, 본 연 구에서 제작한 그물형 전극의 경우에, AgNW의 혼합비율 증가시키는 대신에 전극의 두께를 증가시키면 80% 이 상의 높은 투과율을 유지한 상태에서도 면저항을 더 낮 수 있는 장점이 있다.

Fig. 5의 (a)~(e)는 AgNW(‘A’)와 PEDOT:PSS(‘P’)의 혼합비 (A:P)에 따른 AgNW-PEDOT:PSS 복합소재의 FESEM 표 면형상의 변화를 나타낸 것이다. Fig. 5의 (a)와 같이 AgNW PEDOT:PSS를 동일한 체적비로 혼합하여 제작한 경우 비하여, (b)와 (c)에 보인 바와 같이 PEDOT:PSS의 혼합 비가 상대적으로 높을수록 AgNW 주변을 더 두꺼운 층의 PEDOT:PSS가 덮게 되지만, 이와는 반대로 PEDOT:PSS의 혼합비가 더 낮을수록 (d)와 (e)에 보인 바와 같이 AgNW 표면에 더 또렷이 들어남을 알 수 있다.

Fig. 5. The FESEM images observed from AgNW-PEDOT:

PSS composites as a function of the volume mixing ratio of AgNW (‘A’) and PEDOT:PSS (‘P’).

Fig. 5에 보인 이러한 결과들은 PEDOT:PSS의 혼합비율 따라 이 복합소재의 표면거칠기가 달라질 수 있음을 추론케 한다. 이를 확인하기 위하여 AgNW와 PEDOT:PSS

다양한 혼합비율에 따라 제작된 복합소재 시편들과 AgNW 및 PEDOT:PSS 자체의 단일소재 시편들의 AFM 표 면형상들을 조사하여 Fig. 6의 (a)~(f)에 나타내었다. AgNW 자체는 고유의 와이어 구조 때문에 (a)에 보인 바와 같이 표면거칠기를 보였고, 이에 비해 PEDOT:PSS는 (b)에 보인 바와 같이 표면거칠기가 약 1 nm 이하로 나타냈다.

복합소재의 경우에는 AgNW와 PEDOT:PSS가 갖는 중간 범위의 표면거칠기를 나타냈으며, PEDOT:PSS의 혼합비율 이 상대적으로 높을수록 표면거칠기가 더 작게 나타났다.

이러한 전극 표면 상태는 빛의 산란 현상에 의해 헤이즈 발생시켜 전극의 광학적 시인성(visibility)을 떨어뜨리는 , Fig. 7은 Fig. 6에 보인 전극 시편들에 대하여 헤이 즈를 측정한 것이다.

Fig. 6. The AFM images of (a) AgNW, (b) PEDOT:PSS,

and (c)~(f) AgNW-PEDOT:PSS composites, where

rms indicates the root-mean-square surface roughness.

Fig. 7의 결과에 보인 바와 같이, 전극 표면의 거칠기가 큰 소재일수록 전극 표면에서 빛의 산란이 더 심하게 일 어나 헤이즈가 더 커지는 상관관계가 있음을 알 수 있다.

특히, AgNW 단일소재는 약 9.7%의 높은 헤이즈를 나타낸 것에 비해 PEDOT:PSS를 혼합한 복합소재는 PEDOT:PSS의 혼합비율에 따라 차이는 있었으나 약 1.3-8.7% 범위로 헤 이즈를 효과적으로 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

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박태곤 · 박종설 · 박진석 16

Fig. 7. The relationships between haze and surface rough-

ness observed from the electrode specimens such as AgNW(‘A’), PEDOT:PSS(‘P’), and AgNW-PEDOT:

PSS composites with various A:P ratios.

Fig. 8. The changes in sheet resistance due to bending

measured from AgNW as well as AgNW-PEDOT:

PSS composites fabricated at various mixing ratios.

끝으로, 본 연구에서 제작된 AgNW-PEDOT:PSS 복합소 기반 그물망 투명전극에 대하여 굽힘에 대한 유연성 조사하였다. 여기서, 유연성 테스트는 굽힘 반경이 5 mm인 외부 굽힘(outer bending)을 10,000회까지 반복 시행하 면서 매 1,000회씩 굽힘 동작 이후에 전극의 면저항 변화 측정하고, 이를 Fig. 8에 제시한 바와 같이 굽힘 이전의 초기 면저항에 대한 상대적인 백분율 변화율로 나타내었 . 우선, AgNW 전극의 경우에는 10,000회 굽힘 이후 전극 면저항이 약 81.3% 정도로 크게 상승한 것으로 나타났 . 이에 비하여 AgNW-PEDOT:PSS 복합소재 전극의 경우 에는 PEDOT의 혼합비율이 증가할수록 굽힘에 따른 면저

항의 증가율이 현저히 감소하였음을 확인할 수 있다. 예 들어, PEDOT:PSS의 혼합비율이 A:P = 2:1 일 때 10,000회 굽힘 이후 면저항의 증가율은 평판형 전극의 경우 약 18.1%, 그물형 전극의 경우 약 24.9%로 AgNW 전극에 비 모두 큰 폭으로 감소했으며, 이는 PEDOT:PSS이 AgNW 유연성 향상에 기여했음을 의미한다.

또한, Fig. 8의 결과는 AgNW 위에 PEDOT:PSS를 추가로 코팅한 다층구조의 투명전극에 대하여 굽힘에 대한 유연 성을 평가했던 기존의 타연구에서 보고된 PEDOT:PSS의 역할과 유사한 것이다.[14] 결국, 이는 AgNW 전극의 유연 향상을 위해 PEDOT:PSS를 추가로 코팅하는 복잡한 공 정을 사용하지 않고 AgNW와 PEDOT:PSS의 혼합용액을 사용하여 전극을 제작한 경우에도 이 복합소재에 포함된 PEDOT:PSS가 AgNW 전극의 유연성을 향상시키는 기능을 수 있음을 의미하는 바, 본 연구에서 제안된 방법은 투명전극 제작시 그 공정의 효율성 제고 측면에서도 장 점이 있다고 사료된다.

4. 결 론

연구에서는 AgNW와 PEDOT:PSS를 혼합한 현탁액을 이용하여 그물망 패턴 구조를 갖는 AgNW-PEDOT:PSS 복 합소재 기반 유연 투명전극을 제작하는 간단하고 효율적 방법을 제안하였다. 현탁액 내에 포함되는 자외선 감 광제의 주입량, 자외선 경화시간, 탈이온수 세척시간 등 그물망 패턴 형성을 위해 사용된 조건들을 최적화하였으 , FESEM 분석을 통하여 경계가 명확하고 균일한 그물 패턴 구조를 갖는 전극이 형성되었음을 확인하였다.

기존의 평판형 전극에 비해 그물형 전극의 가시광 투과 율이 약 10% 이상 향상되었으며, 80% 이상의 높은 투과율 유지하면서 20 /sq 이하의 낮은 전기적 면저항을 나타 냈다. AgNW-PEDOT:PSS 복합소재에 포함된 PEDOT:PSS이 전극의 특성에 미치는 영향을 분석한 결과, 전극의 표면 거칠기와 헤이즈가 효가적으로 감소되었고, 반복된 굽힘 따른 PET 기판과의 응착력이 강화되어 전극의 유연성 이 크게 향상되었다. 결론적으로, 본 연구에서는 AgNW, PEDOT:PSS, 자외선 감광제 등을 혼합한 현탁액을 이용하 리소그래피 없이 그물형 구조의 전극 패턴을 형성하 고 AgNW에 PEDOT:PSS가 포함된 복합소재를 전극층에 적용함으로써, 낮은 전기적 면저항과 동시에 전극의 투과 , 헤이즈, 유연성 등을 모두 향상시킬 수 있음을 관련 실험 결과들로부터 확인하였다.

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리소그래피 없이 제작된 그물망 구조의 은나노와이어-고분자화합물 복합소재 기반 유연 투명전극의 특성 17

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접수일: 2020년 10월 30일, 심사일: 2020년 12월 3일, 게재확정일: 2020년 12월 8일

수치

Fig. 2의 (a)~(f)는 Table 1에  제시한  바와  같이  복합소재의  증착에   사용되었던  현탁액에  혼합된  자외선  감광제(HDD) 의   주입량,  자외선  경화시간,  탈이온수  세척시간  등에  따 라  AgNW-PEDOT:PSS 복합소재층에  형성되는  패턴의  표 면형상들을   현미경으로  관찰한  결과를  비교한  것이다
Fig. 4. The changes in (a) sheet resistance and (b) 550 nm- nm-wavelength transmittance measured from AgNW,  PEDOT:PSS, and AgNW-PEDOT:PSS composites  (sheet-type and mesh-type) as a function of the  relative content of AgNW in AgNW+PEDOT:PSS  solution
Fig. 5의 (a)~(e)는 AgNW(‘A’)와 PEDOT:PSS(‘P’)의  혼합비 율 (A:P)에  따른 AgNW-PEDOT:PSS 복합소재의 FESEM 표 면형상의   변화를  나타낸  것이다
Fig. 8. The changes in sheet resistance due to bending  measured from AgNW as well as AgNW-PEDOT:

참조

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