구리 격자구조와 그래핀 필름을 이용한 하이브리드 투명전극 개발

Abstract

투명전극 시장이 빠르게 성장함에 따라 새로운 물질들과 공정방법을 통해 투명전극을 만들어내는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 높은 투명도와 전기전도도를 가진 투명전극을 만들기 위해 많은 소재와 공정이 도입되었지만 각각 장점과 단점을 가지고 있다. 금속 나노구조물을 이용한 연구는 현재까지 많이 진척되어왔고, 차세대 신소재로 주목받고 있는 그래핀도 연구가 빠르게 진행 중이다. 금속 나노구조물은 표면저항이 매우 낮지만 투명도를 위한 공극이 있다는 단점이 있고 그래핀 flake 필름은 분산용액을 이용해 쉽게 제작되고 균일한 필름이 형성되지만 전기전도도가 매우 낮다. 이 두 가지 소재를 이용하여 본 연구에서는 하이브리드 투명전극을 제작하는 방법을 제시한다. 구리 격자구조는 lift-off 공정과 PDMS nano-imprinting 전사 공정을 이용해 제작되었는데, PDMS 전사 방식은 성공적이지 못하였다. 그래핀 필름은 AAO 필터와 Teflon 필터를 이용해 진공 필터링 방식으로 제작되었는데, Teflon 필터를 이용하는 방식은 아직 안정적이지 못하였다. 이 두 가지 물질과 공정방법을 이용하 하이브리드 투명전극을 제작하였고, 75% 투명도와 40Ω/sq 표면저항을 가지고 있다. 이 결과는 기존의 ITO 필름 (>85% 투명도와 <20Ω/sq 표면저항) 에 비해 성능이 좋지 않다. 그렇지만 본 연구에서는 유연한 투명전극으로서 ITO 필름을 대체할 성능을 가진 구리 격자구조와 그래핀 필름의 하이브리드 투명전극의 가능성을 제시한다.