전자빔 활용한 투명 은(Ag) 나노와이어 제조 원천기술 개발
현재 통신 및 디스플레이 전자기기들은 과학기술이 급속도로 발전해가면서 소형화, 경량화되어가고 있으며, 특히 유연성의 기능이 요구되고 있다. 이에 ‘플렉시블’이라는 첨단 소재기술을 기반으로 새로운 시장이 열리고 있다.
플렉시블 디스플레이는 접을 수 있을 정도로 휘어지면서 투명한 디스플레이다. 고성능 플렉시블 디스플레이, 터치패널 및 태양전지 등과 같은 전자기기를 제작하기 위해서는 투명하면서 유연성을 갖고, 면저항이 낮은 전극을 사용해야한다. 디스플레이를 만드는 주 소재는 투명전도성 필름으로, 인듐주석산화물(ITO)이 대표적이다. 하지만 인듐주석산화물(ITO)은 자원적인 한계가 있어 고가이며, 유연성이 떨어져 고품질 투명전극을 구현하는데 어려움이 있어 왔다.
ETRI 연구진은 이러한 인듐주석산화물(ITO) 전극을 대체할 수 있는 차세대 투명전극소재인 은(Ag) 나노와이어에 전자빔을 활용, 투명 플렉시블 디스플레이 및 터치센서에 적용할 수 있는 투명전극 제조기술 개발에 성공했다.
*은(Ag) 나노와이어 :
단면 지름이 1나노미터(1나노 : 10억분의 1미터) 정도의 극미세 선
이것을 만드는 기술은 세계를 변화시킬 10대 신기술 가운데 하나로 꼽히며, 현재 나노테크놀러지 분야서 가장 효율적 분야중 하나로 평가됨.
연구진은 이러한 단점을 극복하기 위해, 열기를 가진 바람을 이용한 송풍건조공정과 전자빔을 단시간에 조사하는 방식을 활용했다. 은(Ag) 나노와이어를 기판에 균일하게 분산시킨 후, 전자빔을 단시간 조사하여 89%의 고투과, 50 Ω/sq의 저저항 특성을 나타내는 은(Ag) 나노와이어 전극을 형성시키는데 성공했다.
연구진은 전자빔을 은(Ag) 나노와이어에 조사하면 단 수 십초 내에 와이어들이 중첩되는 부분이 마치 용접을 한 것처럼 서로 결합한다는 것을 밝혀냈다. 이로써 와이어 간의 접촉저항을 줄여 전체적인 은(Ag) 나노와이어 박막의 면저항을 현저히 낮추면서 고투과도를 유지시키는 결과를 얻었다.
플렉시블 디스플레이 및 터치센서
적용 가능
ETRI 나노인터페이스소자연구실 홍찬화 박사는 “이번 개발된 투명전극 제조기술은 인듐주석산화물의 대체가 가능한 금속 나노와이어 투명전극을 간단하면서 빠른 시간에 만들 수 있는 기술이다”고 말했다. 전자빔을 이용한 은(Ag) 나노와이어의 제조기술은 금속나노소재의 전기적 특성을 개선할 수 있는 매우 유용한 기술로 각종 디스플레이 및 터치패널을 넘어, 플렉시블 소자의 전극으로도 활용 될 전망이다. 쇼핑몰, 박물관, 건물 로비 등 활용범위 또한 무궁무진하다. 연구진은 개발된 차세대 투명전극 제조기술을 산업체들과의 협력을 통해 빠른 시일 내에 상용화되길 기대하고 있다.
한편, 본 연구는 산업통상자원부의 감성터치 플랫폼개발 관련 신산업화 지원사업과 한국연구재단 대학중점연구소 지원사업 ‘하이브리드 전극을 활용한 차세대 멀티터치 IC 및 모듈개발’ 과제로 지난 2014년 9월부터 2년간 진행되고 있으며, 해당 연구결과는 최근 세계적 과학학술지인 Nature의 자매지 ‘Scientific Reports'에 게재됐다.
