KR102604232B1 - Manufacturing method of metal-based flexible electrode and metal-based flexible electrode manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 기반 유연 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 기반 유연 전극에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면은, 도너기판 상에 그래핀을 전사하는 단계; 상기 그래핀 상에 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 금속패턴을 형성시키는 단계; 상기 금속패턴 상에 폴리머 전구체를 코팅한 후 경화하여 폴리머층을 형성시켜, 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체를 얻는 단계; 및 상기 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체로부터 도너기판을 박리하는 단계;를 포함하는, 금속 기반 유연 전극의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a metal-based flexible electrode and a metal-based flexible electrode manufactured thereby. One aspect of the invention includes transferring graphene onto a donor substrate; forming a photoresist pattern on the graphene through a photolithography process; depositing a metal on the photoresist pattern and then removing the photoresist pattern to form a metal pattern; coating a polymer precursor on the metal pattern and then curing it to form a polymer layer, thereby obtaining a donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate; and peeling off the donor substrate from the donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate.
Description
본 발명은 금속 기반 유연 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 기반 유연 전극에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a metal-based flexible electrode and a metal-based flexible electrode manufactured thereby.
필앤픽(peel and pick) 공정은 특정 물질을 도너(donor) 기판에서 타겟(target) 기판으로 전사하는 방법으로, 다양한 유연 기판 및 투명 기판으로 전사할 수 있어 유연 전자소자 제조에 널리 사용되고 있다.The peel and pick process is a method of transferring a specific material from a donor substrate to a target substrate. It can be transferred to various flexible and transparent substrates, so it is widely used in the manufacture of flexible electronic devices.
특히, 필앤픽 공정을 응용하여 금속 기반 전극 소재를 유연 기판으로 삽입하는 임베딩(embedding) 방법은 금속 기반 유연 전극의 우수한 전기적 특성, 높은 광학 투과도 및 기계적 내구성을 효과적으로 구현할 수 있어 유연 전자소자 분야에서 지속적으로 연구되어 왔다.In particular, the embedding method of inserting a metal-based electrode material into a flexible substrate by applying the peel-and-pick process can effectively realize the excellent electrical properties, high optical transparency, and mechanical durability of metal-based flexible electrodes, and is continuously used in the field of flexible electronic devices. has been studied.
그러나 이러한 방법은 금속 기반 전극과 도너기판 사이의 접착 에너지 제어가 어려워 고품질의 임베디드 금속 기반 유연 전극을 얻기 어렵다는 문제점이 있다. However, this method has the problem that it is difficult to obtain high-quality embedded metal-based flexible electrodes because it is difficult to control the adhesion energy between the metal-based electrode and the donor substrate.
이에 따라, 금속 기반 전극과 도너기판 사이의 접착 에너지를 약화시키기 위한 방법으로 플라즈마 개질법, 폴리머 접착 방지제(트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-1-트리클로로실란, 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란) 코팅, 물을 활용한 전사 인쇄와 같은 방법들이 선행 연구되었으나, 이러한 방법들 역시 짧은 표면 개질 안정성, 고분자 잔류물로 인한 고유 재료 특성 저하, 독성 화학 물질 발생, 제한된 접착 에너지 약화와 같은 다양한 문제들이 발생하였다.Accordingly, plasma reforming and polymer adhesion inhibitors (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl-1-trichlorosilane, trichlorosilane) are used as methods to weaken the adhesion energy between the metal-based electrode and the donor substrate. Methods such as rho(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane) coating and transfer printing using water have been previously studied, but these methods also have short surface modification stability and unique material properties due to polymer residues. Various problems occurred, such as degradation, generation of toxic chemicals, and weakening of limited adhesive energy.
따라서 도너기판과 금속 기반 전극 사이의 접착 에너지를 효과적으로 제어하여 고품질의 임베디드 금속 기반 유연 전극을 제조할 수 있는 새로운 기술의 개발이 필요하다.Therefore, there is a need to develop new technologies that can effectively control the adhesion energy between the donor substrate and the metal-based electrode to manufacture high-quality embedded metal-based flexible electrodes.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background technology is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the disclosure of the present application, and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before the present application.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 도너기판과 금속 기반 전극 사이의 접착 에너지를 제어하여 고품질의 임베디드 금속 기반 유연 전극을 제조할 수 있는 금속 기반 유연 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 기반 유연 전극을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal-based flexible electrode that can manufacture a high-quality embedded metal-based flexible electrode by controlling the adhesion energy between the donor substrate and the metal-based electrode. and to provide a metal-based flexible electrode manufactured thereby.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 측면은, 도너기판 상에 그래핀을 전사하는 단계; 상기 그래핀 상에 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 금속패턴을 형성시키는 단계; 상기 금속패턴 상에 폴리머 전구체를 코팅한 후 경화하여 폴리머층을 형성시켜, 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체를 얻는 단계; 및 상기 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체로부터 도너기판을 박리하는 단계;를 포함하는, 금속 기반 유연 전극의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention includes transferring graphene onto a donor substrate; forming a photoresist pattern on the graphene through a photolithography process; depositing a metal on the photoresist pattern and then removing the photoresist pattern to form a metal pattern; coating a polymer precursor on the metal pattern and then curing it to form a polymer layer, thereby obtaining a donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate; and peeling off the donor substrate from the donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate.
일 실시형태에 따르면, 상기 도너기판은, Ge, GaAs, Si, SiO2, TiO2, ZnS, ZnO, Al2O3, ZrO2, Ta2O5 및 Nb2O5으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the donor substrate is selected from the group consisting of Ge, GaAs, Si, SiO 2 , TiO 2 , ZnS, ZnO, Al 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 It may contain more than one.
일 실시형태에 따르면, 상기 그래핀은, 화학적 기상 증착(CVD) 방법으로 성장된 것일 수 있다.According to one embodiment, the graphene may be grown using a chemical vapor deposition (CVD) method.
일 실시형태에 따르면, 상기 포토레지스트 패턴은, 리프트 오프(lift-off) 공정으로 제거하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the photoresist pattern may be removed through a lift-off process.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속은, Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir 및 Os로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal includes one or more selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir, and Os. It could be.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속은, 진공 증착 방법으로 증착되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal may be deposited using a vacuum deposition method.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속패턴은, 그리드(grid) 패턴을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal pattern may include a grid pattern.
일 실시형태에 따르면, 상기 그리드(grid) 패턴의 단위 패턴은, 선폭이 1 ㎛ 내지 10 ㎛이거나, 너비가 80 ㎛ 내지 300 ㎛이거나, 대각선 길이가 100 ㎛ 내지 300 ㎛인 것일 수 있다.According to one embodiment, the unit pattern of the grid pattern may have a line width of 1 ㎛ to 10 ㎛, a width of 80 ㎛ to 300 ㎛, or a diagonal length of 100 ㎛ to 300 ㎛.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리머층은, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리에틸렌(polyethlene, PE)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the polymer layer is polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), and polyvinyl pyrroli. It may include one or more selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyethylene (PE).
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 하기 식으로 계산되는 픽업 수율은, 90 % 내지 100% 인 것일 수 있다.According to one embodiment, in the method of manufacturing the metal-based flexible electrode, the pickup yield calculated by the following equation may be 90% to 100%.
[식][ceremony]
픽업 수율(%) = 폴리머 상에서의 전극 면적/도너기판 상에서의 전극면적 x 100Pickup yield (%) = electrode area on polymer/electrode area on donor substrate x 100
여기서, 상기 전극은, 상기 그래핀 및 상기 금속패턴을 포함한다.Here, the electrode includes the graphene and the metal pattern.
본 발명의 다른 측면은, 폴리머층; 상기 폴리머층 상에 형성된 금속패턴층; 및 상기 금속패턴층 상에 형성된 그래핀층;을 포함하고, 제1항의 제조방법으로 제조되는 것인, 금속 기반 유연 전극을 제공한다.Another aspect of the present invention is a polymer layer; A metal pattern layer formed on the polymer layer; and a graphene layer formed on the metal pattern layer. It provides a metal-based flexible electrode, which is manufactured by the manufacturing method of claim 1.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리머층의 두께는, 0.1 μm 내지 100 μm인 것일 수 있다.According to one embodiment, the thickness of the polymer layer may be 0.1 μm to 100 μm.
일 실시형태에 따르면, 상기 그래핀층의 두께는, 1.0 nm 내지 5.0 nm인 것일 수 있다.According to one embodiment, the thickness of the graphene layer may be 1.0 nm to 5.0 nm.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속패턴층은, 그리드 패턴을 포함하고, 상기 그리드 패턴의 높이는, 30 nm 내지 300 nm인 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal pattern layer includes a grid pattern, and the height of the grid pattern may be 30 nm to 300 nm.
일 실시형태에 따르면, 면저항(sheet resistance)이 3 Ω/sq 이하인 것일 수 있다.According to one embodiment, the sheet resistance may be 3 Ω/sq or less.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제조방법으로 제조된 금속 기반 유연 전극을 포함하는, 플렉시블 전자 소자를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a flexible electronic device including a metal-based flexible electrode manufactured by the above manufacturing method.
본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 그래핀을 접착 방지층으로 활용하여 금속과 도너기판의 상호작용을 효과적으로 차단함으로써 고품질의 금속 기반 유연 전극을 제조할 수 있는 효과가 있다.The method for manufacturing a metal-based flexible electrode according to the present invention has the effect of manufacturing a high-quality metal-based flexible electrode by effectively blocking the interaction between the metal and the donor substrate by using graphene as an anti-adhesion layer.
본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극은, 금속이 내장된 형태로 접착 방지층으로 작용하는 그래핀이 함께 전사됨에 따라 전기 전도도, 광학적 투과도, 화학적 안정성 및 기계적 내구성이 우수한 효과가 있다.The metal-based flexible electrode according to the present invention has excellent electrical conductivity, optical transparency, chemical stability, and mechanical durability as graphene, which acts as an anti-adhesion layer, is transferred together in a metal-embedded form.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 기반 유연 전극 제조 공정의 모식도이다.
도 2는, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 픽업 수율을 각 금속 별로 나타낸 그래프이다.
도 3은, 그래핀층 유무에 따른 도너기판 박리 후 금속 기반 유연 전극의 표면을 관찰한 것이다.
도 4는, 각 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au), 도너기판(SiO2), 도너기판(SiO2)/그래핀의 물 및 글리세롤 접촉각을 나타낸 그래프이다.
도 5는, 각 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au), 도너기판(SiO2), 도너기판(SiO2)/그래핀의 표면 에너지, 극성 에너지 및 분산 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au)과 도너기판(SiO2) 또는 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au)과 도너기판(SiO2)/그래핀 사이의 접착일을 나타낸 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 그래핀 접착 방지층을 사용하여 제조된 구리 기반 유연 전극의 라만(Raman) 스펙트럼(spectrum) 및 매핑(mapping) 이미지이다.
도 8은, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 광학 투과도 및 면저항(sheet resistance)을 나타낸 것이다.
도 9는, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 산성 용액(1 M H2SO4)조건에서의 면저항 변화를 나타낸 것이다.
도 10은, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 기계적 내구성 테스트(곡률 반경 3 mm) 결과를 나타낸 것이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 구리 기반 유연 전극의 가압 전압 변화에 따른 적외선(infrared, IR) 이미지를 나타낸 것이다.
도 12는, 금속 기반 유연 전극의 그래핀층 유무에 따른 히터의 가압 전압 변화에 따른 최대 온도를 나타낸 것이다.
도 13은, 금속 기반 유연 전극의 그래핀층 유무에 따른 히터의 가압 전압 변화에 따른 최대 온도 재현성 분석 결과이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 금속 기반 유연 전극을 사용한 히터의 1.4 V 가압 전압에서 on/off 반복 테스트를 수행한 결과이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 금속 기반 유연 전극을 사용한 히터의 기계적 내구성 테스트(곡률 반경 5 mm, 1000 회 굽힘 실험 전후) 결과이다.Figure 1 is a schematic diagram of a metal-based flexible electrode manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the pickup yield of the metal-based flexible electrode for each metal depending on the presence or absence of the graphene layer.
Figure 3 is an observation of the surface of a metal-based flexible electrode after peeling off the donor substrate with or without a graphene layer.
Figure 4 is a graph showing the water and glycerol contact angles of each metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au), donor substrate (SiO 2 ), and donor substrate (SiO 2 )/graphene.
Figure 5 is a graph showing the surface energy, polarity energy, and dispersion energy of each metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au), donor substrate (SiO 2 ), and donor substrate (SiO 2 )/graphene.
Figure 6 shows the adhesion between metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au) and donor substrate (SiO 2 ) or metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au) and donor substrate (SiO 2 )/graphene. This is a graph showing .
Figure 7 is a Raman spectrum and mapping image of a copper-based flexible electrode manufactured using a graphene anti-adhesion layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows the optical transmittance and sheet resistance of a metal-based flexible electrode depending on the presence or absence of a graphene layer.
Figure 9 shows the change in sheet resistance of a metal-based flexible electrode in an acidic solution (1 MH 2 SO 4 ) condition depending on the presence or absence of a graphene layer.
Figure 10 shows the results of a mechanical durability test (curvature radius 3 mm) of a metal-based flexible electrode with or without a graphene layer.
Figure 11 shows an infrared (IR) image according to the change in applied voltage of the copper-based flexible electrode manufactured according to one embodiment of the present invention.
Figure 12 shows the maximum temperature according to the change in the applied voltage of the heater depending on the presence or absence of the graphene layer of the metal-based flexible electrode.
Figure 13 shows the results of analysis of maximum temperature reproducibility according to the change in applied voltage of the heater depending on the presence or absence of the graphene layer of the metal-based flexible electrode.
Figure 14 shows the results of a repeated on/off test at an applied voltage of 1.4 V for a heater using a metal-based flexible electrode manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 shows the results of a mechanical durability test (curvature radius 5 mm, before and after 1000 bending tests) of a heater using a metal-based flexible electrode manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, various changes can be made to the embodiments, so the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for descriptive purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the embodiments belong. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical components will be assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the embodiments, the detailed descriptions are omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected," "coupled," or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no need for another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, the description given in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed description will be omitted to the extent of overlap.
본 발명의 일 측면은, 도너기판 상에 그래핀을 전사하는 단계; 상기 그래핀 상에 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계; 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 금속패턴을 형성시키는 단계; 상기 금속패턴 상에 폴리머 전구체를 코팅한 후 경화하여 폴리머층을 형성시켜, 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체를 얻는 단계; 및 상기 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체로부터 도너기판을 박리하는 단계;를 포함하는, 금속 기반 유연 전극의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention includes transferring graphene onto a donor substrate; forming a photoresist pattern on the graphene through a photolithography process; depositing a metal on the photoresist pattern and then removing the photoresist pattern to form a metal pattern; coating a polymer precursor on the metal pattern and then curing it to form a polymer layer, thereby obtaining a donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate; and peeling off the donor substrate from the donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate.
본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 그래핀을 접착 방지층으로 활용하여 금속과 도너기판의 상호작용을 효과적으로 차단함으로써, 고품질의 금속 기반 유연 전극을 제조할 수 있는 효과가 있다.The method for manufacturing a metal-based flexible electrode according to the present invention has the effect of manufacturing a high-quality metal-based flexible electrode by effectively blocking the interaction between the metal and the donor substrate by using graphene as an anti-adhesion layer.
이하, 본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the metal-based flexible electrode according to the present invention will be described in detail step by step.
도너기판 상에 그래핀을 전사하는 단계 : 도너기판/그래핀 적층체의 제조Step of transferring graphene onto donor substrate: Preparation of donor substrate/graphene laminate
본 단계는 도너기판 상에 그래핀을 전사하여 도너기판/그래핀 적층체를 얻는 단계이다.This step is to obtain a donor substrate/graphene laminate by transferring graphene onto the donor substrate.
일 실시형태에 따르면, 상기 도너기판은, Ge, GaAs, Si, SiO2, TiO2, ZnS, ZnO, Al2O3, ZrO2, Ta2O5 및 Nb2O5으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the donor substrate is selected from the group consisting of Ge, GaAs, Si, SiO 2 , TiO 2 , ZnS, ZnO, Al 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 It may contain more than one.
본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 도너기판 상에 그래핀을 전사하여 그래핀을 접착 방지층으로 활용함으로써, 박리공정에서 도너기판을 효과적으로 박리할 수 있다.The method for manufacturing a metal-based flexible electrode according to the present invention can effectively peel off the donor substrate in a peeling process by transferring graphene onto the donor substrate and using the graphene as an anti-adhesion layer.
즉, 상기 그래핀은 도너기판과 금속 사이에 접착 방지층으로 존재하여, 도너기판과 금속과의 결합을 효과적으로 차단하는 기능을 수행한다.That is, the graphene exists as an anti-adhesion layer between the donor substrate and the metal, effectively blocking the bond between the donor substrate and the metal.
상기 도너기판 및 상기 그래핀 사이에는 약한 결합력인 반데르발스(van der Waals) 결합력이 작용하므로, 박리 공정에서 상기 도너기판의 분리가 용이하다.Since van der Waals bonding force, which is a weak bonding force, acts between the donor substrate and the graphene, it is easy to separate the donor substrate during the peeling process.
일 실시형태에 따르면, 상기 도너기판은, 산소(O) 또는 황(S)을 포함할 수 있으며 이로 인해 금속과의 결합력이 발생할 수 있다.According to one embodiment, the donor substrate may contain oxygen (O) or sulfur (S), which may generate bonding force with the metal.
상기 도너기판과 금속의 결합 강도는, 금속의 산소 친화도 또는 황 친화도에 따라 달라질 수 있는데, 결합 강도가 높을 경우 추후 공정에서 도너기판이 금속으로부터 박리될 때 금속 표면에 핀홀이나 균열이 발생할 수 있다.The bond strength between the donor substrate and the metal may vary depending on the oxygen affinity or sulfur affinity of the metal. If the bond strength is high, pinholes or cracks may occur on the metal surface when the donor substrate is peeled from the metal in a later process. there is.
본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 그래핀을 접착 방지층으로 활용함으로써, 도너기판 박리공정 중 금속 표면에 핀홀 또는 균열이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.The method of manufacturing a metal-based flexible electrode according to the present invention can prevent the problem of pinholes or cracks occurring on the metal surface during the donor substrate peeling process by using graphene as an anti-adhesion layer.
일 실시형태에 따르면, 상기 그래핀은, 화학적 기상 증착(CVD) 방법으로 성장된 것일 수 있다.According to one embodiment, the graphene may be grown using a chemical vapor deposition (CVD) method.
즉, 상기 도너기판 상에 그래핀을 전사하는 단계는, 상기 도너기판 상에 성장된 그래핀을 적층하는 것일 수 있다.That is, the step of transferring graphene onto the donor substrate may be stacking graphene grown on the donor substrate.
이러한 방법은 도너기판 상에 CVD 합성을 통해 그래핀을 직접 합성하는 경우와 비교하여, 도너기판과 그래핀 사이에 결합력을 약화시킬 수 있고, 이는 박리공정에서 도너기판의 분리를 용이하게 할 수 있다.This method can weaken the bonding force between the donor substrate and graphene compared to the case of directly synthesizing graphene through CVD synthesis on the donor substrate, which can facilitate separation of the donor substrate in the peeling process. .
일례로, 구리 호일에 화학적 기상 증착 방법으로 성장된 그래핀을 코팅 조성물로 코팅하고, 구리 호일을 에칭하고 세척한 뒤, 도너기판 상에 전사할 수 있다.For example, graphene grown by chemical vapor deposition on copper foil may be coated with a coating composition, the copper foil may be etched and cleaned, and then transferred onto a donor substrate.
상기 코팅 조성물은, 메타크릴레이트수지(PMMA, Poly(methyl methacrylate), 폴리(비스페놀 A 카보네이트)(PC, Poly(bisphenol A carbonate)), 폴리락트산(PLA, Polylactic acid), 폴리(프탈알데하이드) (PPA, Poly(phthalaldehyde)), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, Ethylene vinyl acetate) 및 로진(Rosin, C19H29COOH)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.The coating composition includes methacrylate resin (PMMA, Poly(methyl methacrylate), poly(bisphenol A carbonate) (PC, Poly(bisphenol A carbonate)), polylactic acid (PLA, Polylactic acid), and poly(phthalaldehyde) ( It may include one or more selected from the group consisting of PPA, Poly(phthalaldehyde)), ethylene vinyl acetate (EVA), and rosin (C 19 H 29 COOH).
상기 코팅 조성물은, 전사 이후에 유기 용매(아세톤 등)를 사용하여 제거하거나, 고온의 열처리(400 ℃ ~ 500 ℃, 0.5 시간 ~ 2 시간)를 통해 제거할 수 있다.The coating composition can be removed using an organic solvent (such as acetone) after transfer, or can be removed through high temperature heat treatment (400°C to 500°C, 0.5 to 2 hours).
포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계 : 도너기판/그래핀/포토레지스트 패턴 적층체의 제조Step of forming a photoresist pattern: Manufacture of donor substrate/graphene/photoresist pattern laminate
본 단계는 제조된 도너기판/그래핀 적층제의 그래핀 상에 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계이다. 즉, 상기 그래핀 상에 포토레지스트를 도포한 후 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계이다.This step is a step of forming a photoresist pattern on the graphene of the prepared donor substrate/graphene laminate through a photolithography process. That is, the step is to apply photoresist on the graphene and then pattern it to form a photoresist pattern.
상기 포토레지스트를 도포하는 공정은, 액상, 필름 등의 형태의 포토레지스트를 코팅, 인쇄, 라미네이션 등을 이용하여 도포하는 방식으로 수행될 수 있다. 일례로, 그래핀 상에 액상의 포토레지스트를 스핀 코팅 방식으로 도포할 수 있다. The process of applying the photoresist may be performed by applying photoresist in the form of liquid, film, etc. using coating, printing, lamination, etc. For example, a liquid photoresist can be applied on graphene by spin coating.
상기 패터닝 공정은, 통상적으로 사용하는 패터닝 공정을 사용할 수 있으며, 일례로, 포토마스크를 사용하여 노광, 현상하는 공정을 통해 패턴을 형성시킬 수 있다.The patterning process may use a commonly used patterning process. For example, a pattern may be formed through exposure and development processes using a photomask.
일 실시형태에 따르면, 상기 포토레지스트 패턴은, 그리드 패턴을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the photoresist pattern may include a grid pattern.
금속패턴을 형성시키는 단계 : 도너기판/그래핀/금속패턴 적층체의 제조Step of forming a metal pattern: Manufacture of donor substrate/graphene/metal pattern laminate
본 단계는 제조된 도너기판/그래핀/포토레지스트 패턴 적층체의 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 금속패턴을 형성시키는 단계이다.This step is to deposit a metal on the photoresist pattern of the prepared donor substrate/graphene/photoresist pattern laminate and then remove the photoresist pattern to form a metal pattern.
상기 단계는 먼저 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착하여 금속층을 형성시킨 다음, 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 금속패턴을 형성시킨다.In this step, a metal layer is first formed by depositing a metal on the photoresist pattern, and then the photoresist pattern is removed to form a metal pattern.
일 실시형태에 따르면, 상기 포토레지스트 패턴은, 리프트 오프(lift-off) 공정으로 제거하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the photoresist pattern may be removed through a lift-off process.
즉, 상기 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착시킨 다음, 포토레지스트 패턴(포토레지스트 및 포토레지스트 상에 증착된 금속)을 들어올리면, 포토레지스트가 존재하지 않았던 영역에 증착된 금속만이 남게되어 금속패턴을 형성하게 된다.That is, when metal is deposited on the photoresist pattern and then the photoresist pattern (photoresist and metal deposited on the photoresist) is lifted, only the metal deposited in the area where the photoresist did not exist remains, forming a metal pattern. is formed.
상기 리프트 오프 공정은, 포토레지스트를 에칭 또는 노광하여 제거하는 공정과 비교하여, 금속패턴의 손상을 최소화할 수 있고, 고정밀 및 고품질의 금속 그리드 패턴 확보에 용이한 장점이 있디.The lift-off process has the advantage of minimizing damage to the metal pattern and making it easier to secure a high-precision and high-quality metal grid pattern compared to the process of removing the photoresist by etching or exposing it.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속은, Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir 및 Os로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal includes one or more selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir, and Os. It could be.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속은, Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir 및 Os로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 합금을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal includes two or more alloys selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir and Os. It may be.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속의 증착은, 진공 증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 또는 열증착 방법을 사용할 수 있다.According to one embodiment, the metal may be deposited using vacuum deposition, sputtering, electron beam deposition, or thermal evaporation methods.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속은, 진공 증착 방법으로 증착되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal may be deposited using a vacuum deposition method.
상기 진공 증착 방법은, 불필요한 오염을 막아 고순도의 금속을 증착시킬 수 있어 제조되는 유연전극의 품질을 향상시킬 수 있으며, 고순도 금속을 고르게 증착시켜 전체적으로 균일한 두께와 품질의 금속 그리드 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있는 장점이 있다.The vacuum deposition method can improve the quality of manufactured flexible electrodes by preventing unnecessary contamination and depositing high-purity metals. By evenly depositing high-purity metals, it is easy to form a metal grid pattern with uniform thickness and quality throughout. There is an advantage to being able to do it.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속패턴은, 그리드(grid) 패턴을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal pattern may include a grid pattern.
상기 금속 그리드 패턴은 베이스 전극(base electrode)으로 최적화된 특성을 나타낼 수 있다.The metal grid pattern may exhibit characteristics optimized as a base electrode.
일례로, 상기 그리드 패턴은, 직선 또는 다각형의 형태를 포함할 수 있다. 상기 직선 형태는 둘 이상의 선이 교차하여 그리드 패턴을 형성하는 것으로, 삼각 그리드 패턴, 정사각 그리드 패턴, 마름모 그리트 패턴 등을 형성할 수 있다. 상기 다각형의 형태는 삼각, 사각, 오각, 육각형 형태를 포함할 수 있다.For example, the grid pattern may include a straight line or a polygonal shape. The straight line form is one in which two or more lines intersect to form a grid pattern, and can form a triangular grid pattern, square grid pattern, diamond grid pattern, etc. The shape of the polygon may include a triangle, square, pentagon, or hexagon.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 그리드 패턴은, 단위 패턴의 선폭, 너비 및 대각선 길이 중 어느 하나 이상을 조절함으로써, 유연 전극의 광투과 특성 및 전기적 특성을 제어할 수 있다.According to one embodiment, the metal grid pattern can control the light transmission characteristics and electrical characteristics of the flexible electrode by adjusting one or more of the line width, width, and diagonal length of the unit pattern.
일 실시형태에 따르면, 상기 그리드(grid) 패턴의 단위 패턴은, 선폭이 1 ㎛ 내지 10 ㎛이거나, 너비가 80 ㎛ 내지 300 ㎛이거나, 대각선 길이가 100 ㎛ 내지 300 ㎛인 것일 수 있다.According to one embodiment, the unit pattern of the grid pattern may have a line width of 1 ㎛ to 10 ㎛, a width of 80 ㎛ to 300 ㎛, or a diagonal length of 100 ㎛ to 300 ㎛.
예를 들어, 단위 패턴의 선폭은 1 μm 내지 10 μm; 2 μm 내지 9 μm; 3 μm 내지 8 μm; 또는 4 μm 내지 7 μm이고, 너비(폭)는 80 μm 내지 300 μm; 100 μm 내지 200 μm; 또는 120 μm 내지 180 μm이고, 대각선 길이는 100 μm 내지 500 μm; 100 μm 내지 400 μm 또는 200 μm 내지 300 μm일 수 있다.For example, the line width of the unit pattern is 1 μm to 10 μm; 2 μm to 9 μm; 3 μm to 8 μm; or 4 μm to 7 μm, and the width is 80 μm to 300 μm; 100 μm to 200 μm; or 120 μm to 180 μm, with a diagonal length of 100 μm to 500 μm; It may be 100 μm to 400 μm or 200 μm to 300 μm.
상기 선폭, 너비 및 대각선 길이 범위는, 전극의 면저항, 광투과도의 특성 조절이 가능한 범위일 수 있다.The range of the line width, width, and diagonal length may be a range in which the characteristics of the electrode's sheet resistance and light transmittance can be adjusted.
폴리머층을 형성시키는 단계 : 도너기판/그래핀/금속패턴/폴리머 적층체의 제조Step of forming a polymer layer: Manufacture of donor substrate/graphene/metal pattern/polymer laminate
본 단계는 금속패턴 상에 폴리머 전구체를 코팅한 후 경화하여 폴리머층을 형성시켜, 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체를 얻는 단계이다.This step is to obtain a donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate by coating a polymer precursor on a metal pattern and then curing it to form a polymer layer.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리머층은, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리에틸렌(polyethlene, PE)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the polymer layer is polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), and polyvinyl pyrroli. It may include one or more selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyethylene (PE).
일례로, 상기 폴리머층은, 폴리이미드일 수 있고, 이 때 폴리머 전구체는 폴리아믹산일 수 있다. For example, the polymer layer may be polyimide, and in this case, the polymer precursor may be polyamic acid.
상기 코팅은, 스핀 코팅, 바 코팅, 롤-투-롤 코팅 또는 블레이드 코팅과 같은 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The coating may use methods such as spin coating, bar coating, roll-to-roll coating, or blade coating, but is not limited thereto.
상기 경화는, 열경화, 광경화 또는 이 둘을 모두 사용할 수 있고, 상기 열경화는, 200 ℃ 내지 400 ℃; 250 ℃ 내지 400 ℃; 260 ℃ 내지 350 ℃; 또는 280 ℃ 내지 300 ℃ 온도에서, 공기 또는 비활성 가스 분위기하에서 수행될 수 있다. The curing may use heat curing, photo curing, or both, and the heat curing may be performed at 200° C. to 400° C.; 250°C to 400°C; 260°C to 350°C; Alternatively, it may be carried out at a temperature of 280°C to 300°C, in an air or inert gas atmosphere.
일 실시형태에 따르면, 상기 경화는 광경화일 수 있다.According to one embodiment, the curing may be photocuring.
도너기판 박리 단계; 그래핀-금속패턴-폴리머 적층제의 제조Donor substrate peeling step; Manufacture of graphene-metal pattern-polymer laminate
본 단계는, 제조된 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체로부터 도너기판을 박리하여, 그래핀-금속패턴-폴리머 적층제를 얻는 단계이다.This step is to obtain a graphene-metal pattern-polymer laminate by peeling off the donor substrate from the prepared donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate.
도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체는, 도너기판과 금속패턴층 사이에는 그래핀이 삽입되어 있고, 그래핀은 도너기판과 금속 사이에 결합을 효과적으로 차단한다. In the donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate, graphene is inserted between the donor substrate and the metal pattern layer, and the graphene effectively blocks bonding between the donor substrate and the metal.
또한, 도너기판과 그래핀은 약한 반데르 발스 결합력을 갖고 있기 때문에, 상기 적층체로부터 도너기판은 용이하게 박리되어 높은 픽업 수율을 나타내며, 금속패턴 및 그래핀 상에 표면 거칠기를 개선한다.Additionally, because the donor substrate and graphene have a weak van der Waals bond, the donor substrate is easily peeled off from the laminate, resulting in high pickup yield and improving surface roughness on the metal pattern and graphene.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 하기 식으로 계산되는 픽업 수율은, 90 % 내지 100% 인 것일 수 있다.According to one embodiment, in the method of manufacturing the metal-based flexible electrode, the pickup yield calculated by the following equation may be 90% to 100%.
[식][ceremony]
픽업 수율(%) = 폴리머 상에서의 전극 면적/도너기판 상에서의 전극면적 x 100Pickup yield (%) = electrode area on polymer/electrode area on donor substrate x 100
여기서, 상기 전극은, 상기 그래핀 및 상기 금속패턴을 포함한다.Here, the electrode includes the graphene and the metal pattern.
즉, 본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극의 제조방법은, 전극의 픽업 수율이 90 % 이상, 거의 100 %에 가까워 제조 효율이 매우 높은 특징을 갖는다. That is, the method for manufacturing a metal-based flexible electrode according to the present invention has a very high manufacturing efficiency as the pickup yield of the electrode is more than 90% and close to 100%.
또한, 필앤픽 전사 공정을 적용하여 금속 기반 유연 전극을 효과적으로 제조할 수 있다.Additionally, metal-based flexible electrodes can be effectively manufactured by applying the peel-and-pick transfer process.
금속 기반 유연 전극Metal-based flexible electrodes
본 발명의 다른 측면은, 폴리머층; 상기 폴리머층 상에 형성된 금속패턴층; 및 상기 금속패턴층 상에 형성된 그래핀층;을 포함하고, 상기 제조방법으로 제조되는 것인, 금속 기반 유연 전극을 제공한다.Another aspect of the present invention is a polymer layer; A metal pattern layer formed on the polymer layer; and a graphene layer formed on the metal pattern layer. It provides a metal-based flexible electrode manufactured by the manufacturing method.
본 발명에 따른 금속 기반 유연 전극은, 금속이 내장된 형태로, 접착 방지층으로 작용하는 그래핀이 함께 전사됨에 따라 전기 전도도, 광학적 투과도, 화학적 안정성 및 기계적 내구성이 우수한 효과가 있다.The metal-based flexible electrode according to the present invention has an embedded metal, and has excellent electrical conductivity, optical transparency, chemical stability, and mechanical durability as graphene, which acts as an anti-adhesion layer, is transferred together.
상기 폴리머층은, 전극의 유연 베이스 기재이며, UV 차단 효과를 제공할 수 있다.The polymer layer is a flexible base material for the electrode and can provide a UV blocking effect.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리머층의 두께는, 0.1 μm 내지 100 μm 인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리머층의 두께는, 1 μm 내지 60 μm인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 10 μm 내지 30 μm인 것일 수 있다.According to one embodiment, the thickness of the polymer layer may be 0.1 μm to 100 μm. Preferably, the thickness of the polymer layer may be 1 μm to 60 μm, and more preferably, it may be 10 μm to 30 μm.
만일, 상기 폴리머층의 두께 범위가 상기 범위 미만일 경우 전극의 기계적 내구성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 유연성이 저하될 수 있다.If the thickness of the polymer layer is less than the above range, the mechanical durability of the electrode may be reduced, and if it exceeds the above range, flexibility may be reduced.
본 발명에 따라 제조되는 금속 유연 전극은, 폴리머층을 지지체로 사용하여 금속패턴, 그래핀을 적층하지 않고, 도너기판/그래핀/금속패턴 적층체의 금속패턴 상에 폴리머층을 형성시켜 폴리머층을 매우 얇게 구현할 수 있으므로, 전극의 유연 특성을 높일 수 있는 장점을 갖는다.The metal flexible electrode manufactured according to the present invention uses a polymer layer as a support to form a polymer layer on the metal pattern of the donor substrate/graphene/metal pattern laminate rather than stacking a metal pattern and graphene. Since it can be implemented very thinly, it has the advantage of increasing the flexibility characteristics of the electrode.
상기 그래핀층은, 전하수집(charge collection) 및 수송 경로(transport pathways) 기능을 제공할 뿐만 아니라, 금속패턴의 공기 노출, 열, 온도, 할라이드 이온, 부식 용액 등에 의한 산화, 손상, 기능 저하 등을 방지할 수 있는, 보호층의 기능을 가질 수 있다.The graphene layer not only provides charge collection and transport pathway functions, but also protects the metal pattern from oxidation, damage, and functional deterioration due to exposure to air, heat, temperature, halide ions, corrosive solutions, etc. It can have the function of a protective layer that can prevent.
일 실시형태에 따르면, 상기 그래핀층의 두께는, 1.0 nm 내지 5.0 nm인 것일 수 있다.According to one embodiment, the thickness of the graphene layer may be 1.0 nm to 5.0 nm.
상기 그래핀층은 단일 또는 복수층일 수 있다. 상기 그래핀층의 두께 범위는 높은 전자이동도를 가지면서 전자수집이 용이하게 할 수 있는 범위로, 전극의 우수한 전자전도도 및 내구성을 확보할 수 있는 범위일 수 있다.The graphene layer may be single or multiple layers. The thickness range of the graphene layer may be a range that can easily collect electrons while having high electron mobility, and can ensure excellent electronic conductivity and durability of the electrode.
일 실시형태에 따르면, 상기 그래핀층은, 그래핀 또는 이종원자 도핑된 그래핀을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the graphene layer may include graphene or heteroatom-doped graphene.
상기 이종원자 도핑된 그래핀은, N, S, P, O, B, Ag, Au, In, Ce, Pd, Rh, Ru, Re, Ir, Pt, W, Mn, Mo, Co, Cu, Ni, Ti, V, Zn, Sb, Os, Bi, Y 및 Fe으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소로 도핑된 것일 수 있다.The heteroatom doped graphene is N, S, P, O, B, Ag, Au, In, Ce, Pd, Rh, Ru, Re, Ir, Pt, W, Mn, Mo, Co, Cu, Ni. It may be doped with one or more elements selected from the group consisting of , Ti, V, Zn, Sb, Os, Bi, Y and Fe.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속패턴층은, 그리드 패턴을 포함하고, 상기 그리드 패턴의 높이는, 30 nm 내지 300 nm인 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal pattern layer includes a grid pattern, and the height of the grid pattern may be 30 nm to 300 nm.
상기 금속 그리드 패턴의 높이 범위는, 우수한 전기전도도를 구현하기 위한 것일 수 있다.The height range of the metal grid pattern may be intended to achieve excellent electrical conductivity.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 유연 전극은, 면저항(sheet resistance)이 3 Ω/sq 이하인 것일 수 있다.According to one embodiment, the metal flexible electrode may have a sheet resistance of 3 Ω/sq or less.
본 발명에 따른 금속 유연 전극은, 3 Ω/sq 이하의 면저항을 나타내어 우수한 전기전도도를 갖는 특징이 있다.The metal flexible electrode according to the present invention has a sheet resistance of 3 Ω/sq or less and has excellent electrical conductivity.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 제조방법으로 제조된 금속 기반 유연 전극을 포함하는, 플렉시블 전자 소자를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a flexible electronic device including a metal-based flexible electrode manufactured by the above manufacturing method.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예> 금속 기반 유연 전극의 제조<Example> Manufacturing of metal-based flexible electrode
화학적 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 방법으로 구리 호일에 성장된 그래핀에 메타크릴레이트수지(PMMA, Poly(methyl methacrylate)) 를 코팅한 후 구리 호일을 에칭하고 세척한 뒤 도너기판인 SiO2로 전사하였다. 전사 과정 후, 아세톤 등을 포함하는 유기 용매 또는 열처리를 통해 메타크릴레이트수지를 제거하였다.Methacrylate resin (PMMA, Poly(methyl methacrylate)) was coated on graphene grown on copper foil using a chemical vapor deposition (CVD) method, the copper foil was etched and washed, and then SiO 2 as a donor substrate was applied. He was killed in action. After the transfer process, the methacrylate resin was removed through heat treatment or an organic solvent containing acetone.
SiO2/그래핀 적층체에 포토리소그래피(photolithography) 방법을 이용하여 그리드 모양의 포토레지스트(photoresist, PR) 패턴을 형성하였다.A grid-shaped photoresist (PR) pattern was formed on the SiO 2 /graphene laminate using a photolithography method.
SiO2/그래핀/포토레지스트 적층체에 진공 증착 방법을 이용하여 금속층을 증착한 후, 리프트 오프(lift-off) 공정을 통한 포토레지스트 패턴을 제거하였다.After depositing a metal layer on the SiO 2 /graphene/photoresist laminate using a vacuum deposition method, the photoresist pattern was removed through a lift-off process.
포토레지스트가 제거된 SiO2/그래핀/금속 그리드 적층체에 폴리이미드 전구체를 코팅한 후 경화 공정을 진행하였다. A polyimide precursor was coated on the SiO 2 /graphene/metal grid laminate from which the photoresist was removed, and then a curing process was performed.
폴리이미드 경화 후, 도너기판인 SiO2를 박리하여 그래핀/금속 그리드/폴리머 적층체인 금속 기반 유연 전극을 얻었다.After curing the polyimide, SiO 2 as a donor substrate was peeled off to obtain a metal-based flexible electrode consisting of a graphene/metal grid/polymer laminate.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 기반 유연 전극 제조 공정의 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a metal-based flexible electrode manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도너기판 상에 그래핀 증착, 포토레지스트 패터닝, 금속 증착, 포토레지스트 제거, 폴리머 전구체 코팅 및 경화, 도너기판 박리 공정 순으로 제조 공정이 진행됨을 이해할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be understood that the manufacturing process proceeds in the following order: graphene deposition on the donor substrate, photoresist patterning, metal deposition, photoresist removal, polymer precursor coating and curing, and donor substrate peeling process.
또한, 도너기판과 금속층 사이에 그래핀이 접착 방지층으로 작용하여 도너기판과 금속층 상호 간의 결합을 효과적으로 차단함으로써 도너기판의 박리 공정이 효과적으로 수행될 수 있음을 이해할 수 있다.In addition, it can be understood that graphene acts as an anti-adhesion layer between the donor substrate and the metal layer, effectively blocking bonding between the donor substrate and the metal layer, so that the peeling process of the donor substrate can be effectively performed.
<실험예 1> 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 픽업 수율 분석<Experimental Example 1> Analysis of pickup yield of metal-based flexible electrode with or without graphene layer
그래핀 접착 방지층의 효과를 관찰하기 위해 전자 소자에 일반적으로 사용되는 Ti, Al, Cu, Ag 및 Au의 금속을 사용하여 금속 그리드가 임베디드된 전극(그래핀-금속그리드-폴리머(PI))을 상기 실시예의 방법으로 각각 제조하고, 픽업 수율을 분석하였다.To observe the effect of the graphene anti-adhesion layer, electrodes (graphene-metal grid-polymer (PI)) with embedded metal grids were made using metals commonly used in electronic devices: Ti, Al, Cu, Ag, and Au. Each was manufactured by the method of the above example, and the pickup yield was analyzed.
비교예로 그래핀을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예와 동일한 방식으로 전극(금속 그리드-폴리머(PI))을 제조하고, 픽업 수율을 계산하였다.As a comparative example, an electrode (metal grid-polymer (PI)) was manufactured in the same manner as in the example except that graphene was not used, and the pickup yield was calculated.
픽업 수율은 하기 식에 의해 계산되었다.The pickup yield was calculated by the following equation.
픽업 수율(%) = 타겟기판(폴리머)에서의 전극 면적/도너기판에서의 전극면적 x 100Pickup yield (%) = electrode area on target substrate (polymer)/electrode area on donor substrate x 100
도 2는, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 픽업 수율을 각 금속 별로 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the pickup yield of the metal-based flexible electrode for each metal depending on the presence or absence of the graphene layer.
도 2a는Ti 금속을 사용한 유연 전극의 픽업 수율이고, 도 2b는 Al 금속을 사용한 유연 전극의 픽업 수율이다.Figure 2a shows the pickup yield of a flexible electrode using Ti metal, and Figure 2b shows the pickup yield of a flexible electrode using Al metal.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 높은 화학적 반응성을 가지고 있는 Ti 또는 Al 금속 기반 유연 전극은, 그래핀 접착 방지층 없이 도너기판으로부터 박리 공정을 진행하였을 경우 폴리이미드로 금속이 전사되지 않고 도너기판에 그대로 남아 있어 0 %의 픽업 수율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figures 2a and 2b, when a flexible electrode based on Ti or Al metal, which has high chemical reactivity, is peeled from the donor substrate without a graphene adhesion prevention layer, the metal is not transferred to the polyimide and remains on the donor substrate. It can be seen that it remains, indicating a pickup yield of 0%.
도 2c는Cu 금속을 사용한 유연 전극의 픽업 수율이고, 도 2d는 Ag 금속을 사용한 유연 전극의 픽업 수율이다.Figure 2c shows the pickup yield of a flexible electrode using Cu metal, and Figure 2d shows the pickup yield of a flexible electrode using Ag metal.
도 2c 및 도 2d를 참조하면, 상대적으로 다소 낮은 화학적 반응성을 가지고 있는 Cu 또는 Ag 금속 기반 유연 전극은, 그래핀 접착 방지층 없이 도너기판으로부터 박리 공정을 진행하였을 경우 82.5% 및 88.0 %의 픽업 수율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figures 2c and 2d, Cu or Ag metal-based flexible electrodes, which have relatively low chemical reactivity, achieved pickup yields of 82.5% and 88.0% when the peeling process was performed from the donor substrate without a graphene adhesion prevention layer. You can check what it represents.
도 2e는, Au 금속을 사용한 유연 전극의 픽업 수율이다.Figure 2e shows the pickup yield of a flexible electrode using Au metal.
도 2e를 참조하면, 화학적으로 매우 안정한 Au는 그래핀 접착 방지층을 사용하지 않아도 100%에 가까운 픽업 수율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 2e, it can be seen that Au, which is chemically very stable, shows a pickup yield close to 100% even without using a graphene anti-adhesion layer.
도 2f는, 각 금속을 사용한 유연 전극의 픽업 수율을 모두 비교한 그래프이다.Figure 2f is a graph comparing the pickup yields of flexible electrodes using each metal.
도 2f를 참조하면, 그래핀 접착 방지층을 사용한 경우 모든 금속에서 100 %에 가까운 픽업 수율이 달성됨을 확인할 수 있다.Referring to Figure 2f, it can be seen that when the graphene anti-adhesion layer was used, a pickup yield close to 100% was achieved for all metals.
즉, 도 2를 참조하면, 그래핀 접착 방지층의 유무에 따라 픽업 수율이 상이해짐을 알 수 있으며, 그래핀층이 존재할 경우 모든 금속에서 100 %에 가까운 픽업 수율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.That is, referring to Figure 2, it can be seen that the pickup yield varies depending on the presence or absence of the graphene anti-adhesion layer, and when the graphene layer is present, a pickup yield close to 100% can be obtained for all metals.
<실험예 2> 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 표면 및 접착일 분석<Experimental Example 2> Analysis of surface and adhesion date of metal-based flexible electrode with or without graphene layer
그래핀 접착 방지층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극(필름)의 표면 거칠기, 물 및 글리세롤에 대한 접촉각, 표면 에너지, 극성 에너지, 분산 에너지 및 금속과 도너기판(SiO2) 또는 금속과 도너기판(SiO2)/그래핀 간의 접착일을 분석하였다.Surface roughness, contact angle for water and glycerol, surface energy, polarity energy, dispersion energy, and metal and donor substrate (SiO 2 ) or metal and donor substrate (SiO 2 ) of metal-based flexible electrode (film) with or without graphene anti-adhesion layer )/Graphene adhesion date was analyzed.
도 3은, 그래핀층 유무에 따른 도너기판 박리 후 금속 기반 유연 전극의 표면을 관찰한 것이다.Figure 3 is an observation of the surface of a metal-based flexible electrode after peeling off the donor substrate with or without a graphene layer.
도 3a 내지 도 3c는, 그래핀 접착 방지층을 사용하지 않고 박리한 PI/Au, PI/Ag 및 PI/Cu 층의 표면 모습이다.Figures 3a to 3c show the surfaces of PI/Au, PI/Ag, and PI/Cu layers peeled off without using a graphene anti-adhesion layer.
도 3d 내지 도 3e는, 그래핀 접착 방지층을 사용하여 박리한 PI/Au, PI/Ag 및 PI/Cu 층의 표면 모습이다.Figures 3d to 3e are surface views of PI/Au, PI/Ag, and PI/Cu layers peeled off using a graphene anti-adhesion layer.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 그래핀 접착 방지층을 사용하지 않고 도너기판을 박리한 PI/Au, PI/Ag 및 PI/Cu 전극(필름)의 RMS (root-mean-square) 거칠기 값은 각각 0.512 nm, 0.897 nm 및 1.162 nm로 측정되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3A to 3C, the RMS (root-mean-square) roughness values of PI/Au, PI/Ag, and PI/Cu electrodes (films) peeled from the donor substrate without using a graphene anti-adhesion layer are respectively It can be confirmed that the measurements were 0.512 nm, 0.897 nm, and 1.162 nm.
이와 비교하여, 도 3d 내지 도 3e를 참조하면, 그래핀 접착 방지층을 사용하여 박리된 PI/Au, PI/Ag 및 PI/Cu 전극(필름)은 그래핀에 의해 금속-O-Si 상호 작용이 효과적으로 차단되어 0.351 nm ~ 0.490 nm의 감소된 RMS 거칠기 값이 나타나는 것을 확인할 수 있다.In comparison, referring to FIGS. 3D to 3E, the PI/Au, PI/Ag, and PI/Cu electrodes (films) exfoliated using the graphene anti-adhesion layer have metal-O-Si interaction due to graphene. It can be seen that it is effectively blocked, resulting in a reduced RMS roughness value of 0.351 nm to 0.490 nm.
즉, 금속-O-Si 결합은 금속의 산소 친화도에 따라 결합 강도가 달라지고, 강한 금속-O-Si 결합은 박리 공정 도중 금속과 도너기판 계면에서 금속 표면에 핀홀이나 균열을 생성하여 거친 표면을 초래할 수 있으며, 그래핀층을 사용한 박리 공정은 이러한 표면 거칠기를 효과적으로 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.In other words, the bond strength of the metal-O-Si bond varies depending on the oxygen affinity of the metal, and the strong metal-O-Si bond creates pinholes or cracks on the metal surface at the metal-donor substrate interface during the peeling process, resulting in a rough surface. It can be seen that the peeling process using the graphene layer can effectively reduce this surface roughness.
도 4는, 각 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au), 도너기판(SiO2), 도너기판(SiO2)/그래핀의 물 및 글리세롤 접촉각을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the water and glycerol contact angles of each metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au), donor substrate (SiO 2 ), and donor substrate (SiO 2 )/graphene.
도 5는, 각 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au), 도너기판(SiO2), 도너기판(SiO2)/그래핀의 표면 에너지, 극성 에너지 및 분산 에너지를 나타낸 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the surface energy, polarity energy, and dispersion energy of each metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au), donor substrate (SiO 2 ), and donor substrate (SiO 2 )/graphene.
도 6은, 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au)과 도너기판(SiO2) 또는 금속(Ti, Al, Cu, Ag, Au)과 도너기판(SiO2)/그래핀 사이의 접착일을 나타낸 그래프이다.Figure 6 shows the adhesion between metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au) and donor substrate (SiO 2 ) or metal (Ti, Al, Cu, Ag, Au) and donor substrate (SiO 2 )/graphene. This is a graph showing .
여기서, 측정한 접촉각을 바탕으로 Owens-Wendt 모델을 이용하여 금속들과 SiO2 및 SiO2/그래핀 기판의 표면에너지, 극성 에너지 및 분산 에너지를 계산하였다.Here, based on the measured contact angle, the surface energy, polarity energy, and dispersion energy of the metals, SiO 2 and SiO 2 /graphene substrate were calculated using the Owens-Wendt model.
또한, 얻어진 표면에너지를 통해 금속과 도너기판 사이의 접착일을 도출할 수 있었다.Additionally, the adhesion work between the metal and the donor substrate could be derived from the obtained surface energy.
도 4 내지 6을 참조하면, 각 금속들은 그래핀 접착 방지층을 사용하였을 경우 도너기판과의 접착일이 약화된 것을 확인할 수 있다. Referring to Figures 4 to 6, it can be seen that the adhesion of each metal to the donor substrate was weakened when a graphene anti-adhesion layer was used.
이는 그래핀 접착 방지층이 금속과 도너기판 사이의 접착 강도를 효과적으로 감소시켰음을 의미한다.This means that the graphene anti-adhesion layer effectively reduced the adhesive strength between the metal and the donor substrate.
<실험예 3> 금속 기반 유연 전극의 특성 분석<Experimental Example 3> Characteristic analysis of metal-based flexible electrode
그래핀 접착 방지층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 광학 투과도, 면저항, 화학적 안정성 및 기계적 내구성을 분석하였다.The optical transmittance, sheet resistance, chemical stability, and mechanical durability of metal-based flexible electrodes with and without a graphene anti-adhesion layer were analyzed.
먼저 그래핀층을 사용하여 박리된 금속 기반 유연 전극의 라만 스펙트럼을 분석하였다.First, the Raman spectrum of a metal-based flexible electrode exfoliated using a graphene layer was analyzed.
도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 그래핀 접착 방지층을 사용하여 제조된 구리 기반 유연 전극의 라만(Raman) 스펙트럼(spectrum) 및 매핑(mapping) 이미지이다.Figure 7 is a Raman spectrum and mapping image of a copper-based flexible electrode manufactured using a graphene anti-adhesion layer according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, PI (1780 cm-1) 및 그래핀 (2700 cm-1)의 특징적 라만 피크가 확인되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that characteristic Raman peaks of PI (1780 cm -1 ) and graphene (2700 cm -1 ) are confirmed.
이를 통해, 그래핀층을 활용하여 박리된 금속 기반 유연 전극은 박리 공정 중 그래핀층이 금속 기반 유연 전극으로 전사되어 함께 박리되었음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the metal-based flexible electrode peeled using the graphene layer was peeled off together with the graphene layer transferred to the metal-based flexible electrode during the peeling process.
도 8은, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 광학 투과도 및 면저항(sheet resistance)을 나타낸 것이다.Figure 8 shows the optical transmittance and sheet resistance of a metal-based flexible electrode depending on the presence or absence of a graphene layer.
여기서, 금속 기반 유연 전극의 광학 투과도는 모두 550 nm 파장의 결과값이다.Here, the optical transmittance of the metal-based flexible electrode is all the result at a wavelength of 550 nm.
도 8을 참조하면, 그래핀층을 포함하는 경우 55 % 내지 60 %의 광투과도를 나타냄을 확인할 수 있으며, 그래핀층을 포함하는 경우 3 Ω/sq 이하의 면저항을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 8, it can be seen that when the graphene layer is included, the light transmittance is 55% to 60%, and when the graphene layer is included, the sheet resistance is less than 3 Ω/sq.
이를 통해, 그래핀층을 포함하지 않는 경우와 비교하여, 그래핀층을 포함하는 금속 기반 유연 전극은 유사한 광투과도를 가지면서 면저항 값이 감소됨으로써 우수한 전기전도도를 나타냄을 확인할 수 있다.Through this, it can be confirmed that compared to the case without a graphene layer, the metal-based flexible electrode including the graphene layer has similar light transmittance and exhibits excellent electrical conductivity by reducing the sheet resistance value.
도 9는, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 산성 용액(1 M H2SO4)조건에서의 면저항 변화를 나타낸 것이다.Figure 9 shows the change in sheet resistance of a metal-based flexible electrode in an acidic solution (1 MH 2 SO 4 ) condition depending on the presence or absence of a graphene layer.
도 9를 참조하면, 그래핀층을 포함하지 않는 경우 시간이 지남에 따라 면저항이 급격하게 변화하나, 그래핀층을 포함하는 경우 면저항 변화가 거의 일어나지 않거나 미약하게 일어나는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that when the graphene layer is not included, the sheet resistance changes rapidly over time, but when the graphene layer is included, the sheet resistance changes little or only slightly.
이를 통해, 그래핀층을 포함하는 금속 기반 유연 전극은 우수한 전기적 안정성 및 화학적 안정성을 가지고 있음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the metal-based flexible electrode including a graphene layer has excellent electrical and chemical stability.
또한, 그래핀층을 접착 방지층으로 활용하는 경우 고품질의 금속 기반 유연 전극이 제조될 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that high-quality metal-based flexible electrodes can be manufactured when the graphene layer is used as an anti-adhesion layer.
도 10은, 그래핀층 유무에 따른 금속 기반 유연 전극의 기계적 내구성 테스트(곡률 반경 3 mm) 결과를 나타낸 것이다.Figure 10 shows the results of a mechanical durability test (curvature radius 3 mm) of a metal-based flexible electrode with or without a graphene layer.
도 10을 참조하면, 그래핀층을 포함하지 않는 경우 굽힘 횟수가 증가함에 따라 면저항 변화율도 점점 증가하나, 그래핀층을 포함하는 경우 굽힘 횟수가 증가함에도 면저항 변화가 거의 나타나지 않음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 10, it can be seen that when the graphene layer is not included, the rate of change in sheet resistance gradually increases as the number of bending increases, but when the graphene layer is included, there is almost no change in sheet resistance even as the number of bending increases.
이를 통해, 그래핀층을 포함하는 금속 기반 유연 전극은 우수한 기계적 내구성을 가지고 있음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the metal-based flexible electrode containing a graphene layer has excellent mechanical durability.
<실험예 4> 금속 기반 유연 전극을 사용한 유연 히터의 성능 분석<Experimental Example 4> Performance analysis of flexible heater using metal-based flexible electrode
실시예에서 제조된 금속 기반 유연 전극을 사용하여 히터를 제조하고 이의 성능을 분석하였다.A heater was manufactured using the metal-based flexible electrode prepared in the examples, and its performance was analyzed.
도 11은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 구리 기반 유연 전극의 가압 전압 변화에 따른 적외선(infrared, IR) 이미지를 나타낸 것이다.Figure 11 shows an infrared (IR) image according to the change in applied voltage of the copper-based flexible electrode manufactured according to one embodiment of the present invention.
도 12는, 금속 기반 유연 전극의 그래핀층 유무에 따른 히터의 가압 전압 변화에 따른 최대 온도를 나타낸 것이다.Figure 12 shows the maximum temperature according to the change in the applied voltage of the heater depending on the presence or absence of the graphene layer of the metal-based flexible electrode.
도 13은, 금속 기반 유연 전극의 그래핀층 유무에 따른 히터의 가압 전압 변화에 따른 최대 온도 재현성 분석 결과이다.Figure 13 shows the results of analysis of maximum temperature reproducibility according to the change in applied voltage of the heater depending on the presence or absence of the graphene layer of the metal-based flexible electrode.
이 때, 각 조건마다 20 개의 샘플을 분석하였다.At this time, 20 samples were analyzed for each condition.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 그래핀층을 사용한 금속 기반 유연 전극을 활용한 히터는 동일한 가압 전압대비 재현성 높은 향상된 히터 성능을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Figures 11 to 13, it can be seen that a heater using a metal-based flexible electrode using a graphene layer can implement improved heater performance with high reproducibility compared to the same applied voltage.
도 14는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 금속 기반 유연 전극을 사용한 히터의 1.4 V 가압 전압에서 on/off 반복 테스트를 수행한 결과이다.Figure 14 shows the results of a repeated on/off test at an applied voltage of 1.4 V for a heater using a metal-based flexible electrode manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 15는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 금속 기반 유연 전극을 사용한 히터의 기계적 내구성 테스트(곡률 반경 5 mm, 1000 회 굽힘 실험 전후) 결과이다.Figure 15 shows the results of a mechanical durability test (curvature radius 5 mm, before and after 1000 bending tests) of a heater using a metal-based flexible electrode manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 금속 기반 유연 전극을 사용한 히터는 성능 안정성 및 기계적 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.Referring to Figures 14 and 15, it can be seen that the heater using a metal-based flexible electrode manufactured according to an embodiment of the present invention has excellent performance stability and mechanical durability.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the following claims.
Claims (16)
상기 그래핀 상에 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성시키는 단계;
상기 포토레지스트 패턴 상에 금속을 증착한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 금속패턴을 형성시키는 단계;
상기 금속패턴 상에 폴리머 전구체를 코팅한 후 경화하여 폴리머층을 형성시켜, 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체를 얻는 단계; 및
상기 도너기판-그래핀-금속패턴-폴리머 적층체로부터 도너기판을 박리하는 단계;
를 포함하고,
상기 금속패턴은 육각형 그리드(grid) 패턴을 포함하고,
상기 그리드 패턴의 높이 30 nm 내지 300 nm이고,
상기 그래핀의 두께는 1.0 nm 내지 5.0 nm인 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
Transferring graphene onto a donor substrate;
forming a photoresist pattern on the graphene through a photolithography process;
depositing a metal on the photoresist pattern and then removing the photoresist pattern to form a metal pattern;
coating a polymer precursor on the metal pattern and then curing it to form a polymer layer, thereby obtaining a donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate; and
Peeling off the donor substrate from the donor substrate-graphene-metal pattern-polymer laminate;
Including,
The metal pattern includes a hexagonal grid pattern,
The height of the grid pattern is 30 nm to 300 nm,
The thickness of the graphene is 1.0 nm to 5.0 nm,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 도너기판은,
Ge, GaAs, Si, SiO2, TiO2, ZnS, ZnO, Al2O3, ZrO2, Ta2O5 및 Nb2O5으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The donor substrate is,
Containing at least one selected from the group consisting of Ge, GaAs, Si, SiO 2 , TiO 2 , ZnS, ZnO, Al 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 ,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 그래핀은, 화학적 기상 증착(CVD) 방법으로 성장된 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The graphene was grown by a chemical vapor deposition (CVD) method,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 포토레지스트 패턴은,
리프트 오프(lift-off) 공정으로 제거하는 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The photoresist pattern is,
Removing by a lift-off process,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 금속은,
Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir 및 Os로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The metal is,
Containing one or more selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Ti, Pt, Ni, Fe, Cr, In, Ru, Pd, Rh, Ir and Os,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 금속은,
진공 증착 방법으로 증착되는 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The metal is,
Deposited by a vacuum deposition method,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 그리드(grid) 패턴의 단위 패턴은,
선폭이 1 ㎛ 내지 10 ㎛이거나,
너비가 80 ㎛ 내지 300 ㎛이거나,
대각선 길이가 100 ㎛ 내지 300 ㎛인 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The unit pattern of the grid pattern is,
The line width is 1 ㎛ to 10 ㎛, or
The width is between 80 μm and 300 μm, or
The diagonal length is 100 μm to 300 μm,
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
상기 폴리머층은,
폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리에틸렌(polyethlene, PE)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법.
According to paragraph 1,
The polymer layer is,
Polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyethylene PE), which includes one or more selected from the group consisting of
Method for manufacturing metal-based flexible electrodes.
하기 식으로 계산되는 픽업 수율은, 90 % 내지 100% 인 것인,
금속 기반 유연 전극의 제조방법:
[식]
픽업 수율(%) = 폴리머 상에서의 전극 면적/도너기판 상에서의 전극면적 x 100
여기서, 상기 전극은, 상기 그래핀 및 상기 금속패턴을 포함한다.
According to paragraph 1,
The pickup yield calculated by the following formula is 90% to 100%,
Manufacturing method of metal-based flexible electrode:
[ceremony]
Pickup yield (%) = electrode area on polymer/electrode area on donor substrate x 100
Here, the electrode includes the graphene and the metal pattern.
상기 폴리머층 상에 형성된 금속패턴층; 및
상기 금속패턴층 상에 형성된 그래핀층;
을 포함하고,
제1항의 제조방법으로 제조되고,
상기 금속패턴은 육각형 그리드(grid) 패턴을 포함하고,
상기 그리드 패턴의 높이 30 nm 내지 300 nm이고,
상기 그래핀층의 두께는 1.0 nm 내지 5.0 nm이고,
상기 그리드 패턴은 상기 그래핀의 탄소 원자들에 의한 육각형 격자와 상호 교차되도록 적층된 것인,
금속 기반 유연 전극.
polymer layer;
A metal pattern layer formed on the polymer layer; and
A graphene layer formed on the metal pattern layer;
Including,
Manufactured by the manufacturing method of paragraph 1,
The metal pattern includes a hexagonal grid pattern,
The height of the grid pattern is 30 nm to 300 nm,
The thickness of the graphene layer is 1.0 nm to 5.0 nm,
The grid pattern is laminated so as to intersect with the hexagonal lattice of the carbon atoms of the graphene,
Metal-based flexible electrodes.
상기 폴리머층의 두께는,
0.1 μm 내지 100 μm인 것인,
금속 기반 유연 전극.
According to clause 11,
The thickness of the polymer layer is,
0.1 μm to 100 μm,
Metal-based flexible electrodes.
면저항(sheet resistance)이 3 Ω/sq 이하인 것인,
금속 기반 유연 전극.
According to clause 11,
The sheet resistance is 3 Ω/sq or less,
Metal-based flexible electrodes.
플렉시블 전자 소자.Comprising a metal-based flexible electrode manufactured by the manufacturing method of claim 1,
Flexible electronic devices.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102179307B1 (en) | 2019-05-23 | 2020-11-16 | 울산과학기술원 | Metal grid-graphene hybrid transparent electrode demonstrating superior performance, its preparing method and optoelectronics devices |
| KR102243519B1 (en) | 2020-04-27 | 2021-04-22 | 울산과학기술원 | Metal grid-graphene hybrid transparent electrode, its preparing method and perovskite solar cell comprising the same |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
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| KR20170027597A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-10 | 한국과학기술연구원 | Flexible electrode substrates and methods of manufacturing the same |
| KR20180081338A (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-16 | 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 | Perovskite based solar cells comprising flexible transparent conductive electrodes |
| KR101955671B1 (en) * | 2017-03-24 | 2019-03-07 | 충남대학교산학협력단 | Patterning Method for Graphene or Graphene-Metal Hybrid Films |
-
2021
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102179307B1 (en) | 2019-05-23 | 2020-11-16 | 울산과학기술원 | Metal grid-graphene hybrid transparent electrode demonstrating superior performance, its preparing method and optoelectronics devices |
| KR102243519B1 (en) | 2020-04-27 | 2021-04-22 | 울산과학기술원 | Metal grid-graphene hybrid transparent electrode, its preparing method and perovskite solar cell comprising the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |