KR20150077602A - 표면에 나노입자가 부착된 나노와이어를 포함하는 적층 구조의 복합 전극 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면에 나노입자가 부착된 구조의 나노와이어로부터 형성되는 나노와이어 층을 포함하여 2층 이상의 다층 구조를 갖는 복합 전극에 관한 것으로서, 상기 나노와이어 표면에 부착된 나노입자에 의하여 나노와이어 층 및 그 상층 간의 결합력이 향상되도록 한다. 나노와이어는 층 전체를 통하여 균일하게 향상된 결합력을 제공하기 위하여 그 표면에 균일하게 부착된 나노입자를 갖는 것이 바람직하다. 상기 방법으로 제조된 복합 전극은 물리적 특성 및 전기적 특성이 향상되며, 특히 나노와이어 층의 표면 거칠기를 개선하여 헤이즈를 감소시킬 수 있다. 또한 공정상으로는 저온 소성이 가능하게 하여 유리한 장점을 갖는다.
Description
본 발명은 표면에 나노입자가 부착된 나노와이어로부터 제조되는 나노와이어 층을 포함하여 2층 이상의 다층 구조를 갖는 복합 전극의 제조방법 및 그 복합 전극에 관한 것이다.
투명 전도성 전극(TCEs; Transparent Conductive Electrodes, 이하 '투명 전극'이라고도 함)의 중요성은 터치 패널, 평판 디스플레이, 다른 광전자 소자 등의 응용을 위해 그 중요성이 날로 커져가고 있다.
이를 위해 현재 가장 많이 사용되고 있는 투명 전극 소재는 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)로서, 주로 스퍼터링(sputtering)법에 의해 유리 또는 투명 고분자 필름 표면에 ITO 박막을 형성함으로써 표면저항이 50-500 Ω/□이면서 기재 필름의 광투과도 대비 90% 이상의 광투과도를 갖는 투명 전극을 제조한다.
그러나 상기 ITO 투명 전극은 진공 공정으로 인해 제조 원가가 매우 높고, 기저 필름과 ITO 박막과의 열팽창률 또는 열수축률의 차이로 인해 ITO 박막이 쉽게 손상되는 등의 문제점이 지적되고 있다. 특히, 고분자 필름에 형성된 ITO 박막의 경우 취성(brittleness)이 매우 높아, 이를 터치 스크린 패널의 투명 전극으로 사용하는 경우 기계적, 물리적인 변형에 의해 크랙(crack)이 발생하는 등의 단점이 있다.
따라서 위와 같은 ITO의 단점을 극복할 수 있는 새로운 투명 전극 용 소재에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전도성 고분자(conducting polymer), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 또는 금속 나노와이어(metal nanowire) 등의 새로운 재료가 주목받고 있다. 특히 은 나노와이어 (silver nanowire)를 포함하는 금속 나노와이어의 경우 전기전도도가 매우 높으면서, 종횡비 (aspect ratio)가 높을 경우 높은 광투과도를 확보할 수 있어 ITO를 대체할 수 있는 투명전극 소재로 최근 많은 각광을 받고 있다.
그러나 높은 가격 때문에 Ag 나노와이어만으로 투명 전극을 제조할 경우 가격이 비싸고 투명 전극의 표면이 거칠어(roughness) TFT 등의 소자 구현을 위한 다음 소재의 적층 인쇄가 매우 어려우며 스트레칭에 따라 전도도가 감소되는 현상을 보인다. 따라서 전극 표면에서 박막 전기 소자를 단락 시킬 수 있는 높은 표면 거칠기를 메워주거나 또는 도포(오버코트)하는 방법이 시도되어 왔다. 이러한 시도에 있어서 관건은 층과 층 사이의 결합력이다. 즉 효과적인 오버코트로서의 특성을 나타내기 위해서는 나노와이어와의 결합력이 중요하며, 결합력 및 전도도를 증가시키기 위해 고온 소성하는 등의 공정을 사용해왔다. 그러나 이는 공정상의 제약으로 작용한다.
따라서 본 발명자는 오버코트 등을 포함하여 2층 이상의 다층 구조를 갖는 복합 전극의 구현 시, 이미 형성된 나노와이어 층 전체를 통하여 다음 층에 대한 균일하게 향상된 결합력을 갖도록 하는 수단을 찾고자 노력하였다.
본 발명은 기판상에 금속의 나노와이어로부터 투명전극을 형성함에 있어서 ITO 대체소재로서 실버나노와이어를 사용하고, 저온에서 접촉저항을 낮출 수 있도록 나노입자를 도입하여 나노입자가 부착된 나노와이어를 제조하여, 이를 오버코트 등을 포함하여 2층 이상의 다층 구조 즉, 금속층/ 투명전도성 산화물층 또는 투명전도성 산화물층/금속층/투명전도성 산화물층으로 이루어진 다층구조의 투명 복합 전극을 구현하는 방법을 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 다층 구조를 갖는 복합 전극의 제조 과정에서 금속의 나노와이어로 이루어진 층('나노와이어 층'이라고도 함)과 그 다음 층 사이의 결합력을 향상시키기 위한 방법을 제공하고자 한다.
이에 따라 본 발명은 복합 전극의 물리적 특성 및 전기적 특성을 향상시키고자 한다. 또한 접촉저항을 낮추기 위한 고온 소성이 필요 없어 공정성이 개선된 복합 전극의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 다층 구조를 갖는 전극에서 표면 거칠기를 낮추어 헤이즈를 줄이며, 우수한 표면성을 갖는 복합 전극을 제공하고자 한다.
본 발명은 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자가 제 2 금속으로부터 제조된 금속 나노와이어 표면에 부착되어 있는 구조의 나노와이어를 준비하는 단계; 기판 상에 상기 나노와이어를 포함하는 층을 형성하는 단계; 및 상기 나노와이어 층 상에 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO), 전도성 폴리머, 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube, CNT) 또는 그래핀을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 각각 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상으로, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 서로 같거나 다를 수 있다.
바람직하게, 상기 나노와이어는 10 내지 100 nm의 직경을 갖는 것이다.
바람직하게, 상기 나노와이어 층 상에 적층되는 것은 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO)이다.
바람직하게, 상기 나노와이어 층을 형성하는 단계 이전에 기판 상에 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO) 층을 형성하는 단계가 우선적으로 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 나노와이어를 준비하는 단계에서는 금속 나노입자를 포함하는 용액을 금속 나노와이어를 포함하는 용액에 투입한 후 60 내지 130℃ 범위의 온도로 가열하면서 교반하여 반응시킨 다음, 상기 반응 용액을 상온에 방치하여 상온으로 냉각시키는 것으로 반응을 종료함으로써 금속 나노와이어 표면에 금속 나노입자의 부착이 이루어지게 하는 것으로 제조할 수 있다.
바람직하게, 상기 금속 나노와이어는 캡핑제로서 폴리비닐피롤리돈(PVP)를 포함하는 것이다.
바람직하게, 상기 금속 나노입자는 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA) 및 폴리메틸메타크릴산(PMMA)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 캡핑제를 포함하는 것이다.
본 발명은 1 이상의 나노와이어 층 및 1 이상의 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO) 층을 교대로 포함하며, 상기 나노와이어 층은 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자가 제 2 금속으로부터 제조된 금속 나노와이어 표면에 부착되어 있는 구조의 나노와이어로부터 형성된 것을 특징으로 하는 복합 전극을 제공한다.
바람직하게, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 각각 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상으로, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 서로 같거나 다를 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자는 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA) 및 폴리메틸메타크릴산(PMMA)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 캡핑제를 포함하는 것이다.
본 발명에 의하면 층간의 결합력이 향상된 나노와이어를 포함하는 다층 구조의 복합 전극을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 의하면 층 표면 전체에서 나노와이어층과 투명 전도성 산화물 층과의 결합력이 증가하며, 전도도 및 투과도가 향상된 복합 전극을 제조할 수 있다. 또한 전극의 제조 과정에서는 저온 소성이 가능하여 공정성을 개선한다. 나아가, 상기 향상된 결합력은 외부의 물리적 충격 또는 환경 변화에 대해 전극의 훼손 또는 변형을 방지하고 또한 그에 따른 전도성 저하의 문제를 해소할 수 있다.
아울러 나노와이어 층과 강하게 결합되도록 형성되는 층은 오버코트 역할을 하여 외부 환경으로부터 나노와이어 층을 보호하고 전극의 표면 거칠기가 개선하며 헤이즈의 감소 및 다음 층의 형성을 용이하게 하는 장점이 있다.
본 발명은 나노와이어로부터 형성되는 나노와이어 층을 포함하여 다층 구조를 갖는 복합 전극에 층간의 결합력을 높이고 표면 거칠기를 개선하여 아울러 전기적 특성을 향상시키기 위한 방법으로서 상기 나노와이어 층 형성시 그 표면에 나노입자가 부착되어 있는 나노와이어를 사용한다.
구체적으로 본 발명은 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자가 제 2 금속으로부터 제조된 금속 나노와이어 표면에 부착되어 있는 구조의 나노와이어를 준비하는 단계; 기판 상에 상기 나노와이어를 포함하는 층을 형성하는 단계; 및 상기 나노와이어 층 상에 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO), 전도성 폴리머, 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube, CNT) 또는 그래핀을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법을 제공한다.
상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 각각 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상으로, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 서로 같거나 다를 수 있다. 금속의 나노와이어는 나노와이어 제조를 위한 통상적인 방법을 통해 제조된 것을 사용할 수 있는데, 예를들면, 폴리올 방법 (polyol process)으로 알려진 합성 방법으로, 상술한 바와 같은 금속의 전구체 (metal precursor)와 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG), 프로필렌글리콜(propylene glycol, PG)과 같은 환원 용매 (reducing solvent), 및 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP)과 같은 캡핑제(capping agent)를 이용하여 금속 나노와이어를 용액 상에서 합성할 수 있다. 캡핑제는 나노와이어 생성시 그 측면에 붙어 와이어 형태의 성장을 촉진시키는 역할을 수행하는 수용성 고분자로서 본 발명에서는 아민계의 캡핑제를 사용하여 제조된 나노와이어가 바람직하며, 특히 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone)이 바람직하다.
또한 나노입자는 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA) 및 폴리메틸메타크릴산(PMMA)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 캡핑제를 사용하고 첨가제로서 테트라부틸암모늄클로라이드(Tetrabutylammoniumchloride(TBAC)), 1-헥사데실 피리디늄 클로라이드(1-hexadecyl pyridinium chloride) 및 테트라부틸암모늄브로마이드(Tetrabutylammoniumbromide(TBAB)) 로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 유기염을 함께 포함시켜 환원 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
본 발명에서는 표면에 나노입자가 부착된 구조를 갖는 나노와이어를 사용하는 것에 의해 나노와이어 층과 다음 층, 즉 나노와이어 층 상으로 형성되는 층 간의 결합력을 향상시킨다. 이는 나노와이어 표면에 나노입자를 부착시키는 것이 나노와이어 자체의 표면과 비교할 때 다음 층, 예를들면 TCO 층에 대해 물리적으로 결합에 용이한 표면 구조를 제공할 뿐만 아니라, 나아가 화학적으로도 특히 카르복실기를 포함하는 캡핑제를 사용하는 나노입자의 부착으로 인해 다음 층에 대한 나노와이어 표면의 결합력을 향상시키기 때문이다. 즉, 상술한 바와 같이 캡핑제로서 폴리비닐피롤리돈과 같은 아민기를 포함하는 나노와이어의 표면에 카르복실기를 포함하는 캡핑제를 사용하는 나노입자가 부착되면 나노와이어 표면의 아민계 기능기가 카르복실기로 바뀌게 된다. 그런데 카르복실기는 특히 TCO 층과 같은 다음 층에 대한 결합력이 우수하므로 결과적으로 나노와이어 층과 다음 층 간의 결합력이 향상되는 것이다. 따라서, 본 발명에서 나노와이어 표면에 부착되는 나노입자는 제조시에 캡핑제로서 카르복실기를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 예로서 상술한 바와 같은 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA) 또는 폴리메틸메타크릴산(PMMA)을 캡핑제로 사용할 수 있으나, 이는 일 실시예일 뿐 카르복실기를 포함하는 것이라면 제한없이 사용 가능한 것으로 이해되어야 한다.
한편 상기 나노와이어를 준비하는 단계에서 금속 나노와이어 표면에 금속 나노입자를 부착시키기 위해서는 금속 나노입자를 포함하는 용액을 금속 나노와이어를 포함하는 용액에 투입한 후 60 내지 130℃ 범위의 온도로 가열하면서 10 내지 30 분 동안 교반하여 반응시킨 다음, 상기 반응 용액을 냉각시켜 반응을 종료한다. 특히 상기 냉각 과정에서는 용액을 상온에 두어 상온으로까지 서서히 냉각시키는 것이 바람직한데, 이는 냉각 과정을 통하여 나노와이어 표면에 대한 나노입자의 부착이 충분한 시간 동안 일어날 수 있도록 하기 위해서이다. 따라서 나노입자가 표면에 균일하게 부착된 구조의 나노와이어를 준비할 수 있다. 이러한 구조의 나노와이어로부터 층을 형성하였을 때 층 전체에 걸쳐 다음 층에 대한 결합력이 고르게 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
나노와이어는 10 내지 100 nm 범위의 직경을 갖는 것을 사용한다. 이것은 통상적으로 투명 전극 제조를 위해 사용되는 나노와이어의 직경 범위이며, 전극의 특성을 구현하기에 바람직하기 때문이다.
본 발명에서 나노와이어 층을 포함하는 층 구조를 형성하는 데에는 스핀 코팅(spin coating), 바 코팅(bar coating), 잉크젯 코팅(inkjet), 슬롯 코팅(slot coating), 그라비아(gravure), 그라비아 오프셋(gravure offset), 리버스 오프셋(reverse offset) 등의 방법을 사용할 수 있다. 일 실시예로서 나노와이어 층의 경우 500 내지 4000 rpm에서 10 내지 30 초 동안 스핀 코팅하여 형성할 수 있다. 또한 후술될 것이지만 TCO 층의 경우 1000 내지 4000 rpm에서 10 내지 30 초 동안 스핀 코팅하여 형성할 수 있다.
나노와이어 층을 형성하고 난 후에는 130 내지 150 ℃의 온도에서 1 내지 2 분간 열처리하여 건조 및 소성할 수 있다.
이렇게 형성된 나노와이어 층 위로는 바람직하게 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO)을 적층한다. 이는 상술한 바와 같이 나노입자의 카르복실기가 TCO 와 강하게 결합하여 층간의 결합력을 향상시키기 때문이다. 그러나 나노입자가 부착된 나노와이어의 표면 구조는 전도성 폴리머, 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube, CNT) 또는 그래핀과 같은 층에 대해서도 물리적으로 결합에 유리한 특성을 나타내기 때문에 나노와이어 자체를 사용하는 경우보다 이들층에 대해 결합력을 향상시키는 결과를 가져온다. 따라서 본 발명은 나노와이어 층 상에 형성되는 다음 층의 가장 바람직한 예로서 TCO를 사용하는 것 이외에도, 전도성 폴리머, 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube, CNT) 또는 그래핀을 사용하는 경우를 포함한다.
TCO 층을 형성한 후에는 180 내지 200 ℃의 온도에서 1 내지 2 분간 열처리하는 것으로 건조 및 소성할 수 있다. 따라서 상기 방법에 의해 제조된 투명전극은 공정상으로는 저온 소성 조건에서의 나노와이어의 적용이 가능하게 되는 것은 물론이고, 향상된 물리적 및 전기적 특성을 나타내게 된다.
또한 나노와이어 층을 도포하는 상기 층의 존재는 보호막 역할을 하고 특히 나노와이어 층의 가장 큰 문제로 대두되는 표면 거칠기 및 그로 인한 물리적 특성의 저하 및 헤이즈 현상을 감소시켜 우수한 특성을 갖는 전극을 제공할 수 있다.
한편, 다층 구조의 복합 전극을 제조하기 위하여 기판 상에는 서로 다른 소재로부터 층 구조를 단계적으로 형성할 수 있으며 이때 사용되는 물질은 전극의 용도 및 특성에 따라 다양하게 선택될 수 있는데, 본 발명은 1 이상의 나노와이어 층 및 1 이상의 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO) 층을 교대로 포함하며, 상기 나노와이어 층은 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자가 제 2 금속으로부터 제조된 금속 나노와이어 표면에 부착되어 있는 구조의 나노와이어로부터 형성된 것을 특징으로 하는 복합 전극을 제공한다. 일 실시예로 나노와이어 층을 제일 먼저 적층하고, 그 위에 투명 전도성 산화물 층을 적층하여 나노와이어 층/투명 전도성 산화물 층의 2층 구조로 제조할 수 있거나 또는 투명 전도성 산화물 층을 제일 먼저 적층하고 이어서 나노와이어 층 및 투명 전도성 산화물 층을 순서대로 적층하여 투명 전도성 산화물 층/나노와이어 층/투명 전도성 산화물 층의 3층 구조로 제조할 수도 있으며, 나아가 더 많은 층 수를 갖는 적층 구조도 가능하다. 그러나 높은 표면 거칠기를 갖는 나노와이어 층에 대해서는 층 표면을 메워주거나 도포하는 것이 요구되므로 복합 전극의 최상층으로는 투명 전도성 산화물 등으로 마무리하는 것이 바람직하다.
상기 기판의 일 실시예로는 유리, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레인(PET) 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO)의 일 실시예로는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물IZO(Indium Zinc Oxide), 아연 주석 산화물(Zinc Tin Oxide, ZTO), 알루미늄 산화아연(Aluminium Zinc Oxide, AZO), 갈륨 인듐 산화물(Galium Indium Oxide) 등을 사용할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것으로 여겨져서는 안된다.
실시예
(1) 나노와이어의 준비
250ml의 반응 용기 A에 118.5g의 프로필렌글리콜(PG)(Sigma Aldrich) , 수용성 고분자로서 0.75g의 폴리비닐피롤리돈(PVP)(Sigma Aldrich) 및 첨가제로서 15mg의 테트라부틸암모늄 클로라이드(TBAC) (Sigma Aldrich)를 넣어 분산시켰다. 여기에 금속 전구체로서 1.25g의 질산은(AgNO3)(Junsei)을 투입하고, 상기 혼합 용액을 4시간 동안 100℃로 가열하면서 교반하는 것으로 금속 나노와이어를 형성시켰다.
다음으로 반응 용기 B에 118.5g의 프로필렌글리콜(PG)(Sigma Aldrich), 캡핑제로서 0.75g의 폴리아크릴산(PAA)(Sigma Aldrich) 및 유기염 첨가제로서 15mg의 테트라부틸암모늄 클로라이드(TBAC) (Sigma Aldrich)를 넣어 분산시켰다. 여기에 금속 전구체로서 1.25g의 질산은(AgNO3)(Junsei)을 투입하고, 상기 혼합 용액을 가열하여 160℃의 온도로 승온한 다음 24시간 반응하는 것으로 직경 20nm의 금속 나노입자를 형성시켰다.
상기 반응 용기 B의 용액 3ml를 반응 용기 A의 용액에 적하 투여한 다음 100 ℃의 온도로 가열하면서 10분간 교반하였다. 그런 후 반응 용기를 상온에 그대로 방치하여 서서히 냉각되도록 하였다. 상온으로 온도가 내려간 반응액을 에탄올로 원심분리하여 은 나노와이어를 분리 및 정제하여 20g의 나노입자가 부착된 나노와이어를 수득하였다.
(2) 복합 전극의 제조
유리 기판(2cm x 2cm, 삼성 코닝정밀소재(社) eagle glass)상에 복합 전극의 최하층을 이루는 ITO 잉크(삼성정밀화학㈜)를 spin coater(Laurell(社))에서 2000 rpm로 20 초간 코팅하여 스핀 코팅한 후, 200 ℃에서 2 분 동안 열처리 하여 투명전도성 ITO 층을 형성하였다.
(1) 에서 제조된 나노와이어를 에탄올(Ethonol)에 분산시켜 25 중량%의 잉크를 제조하고 이것을 상기 ITO 층 상에 spin coater(Laurell(社))에서 2000 rpm로 20 초간 코팅하여 스핀 코팅하였다. 코팅된 나노와이어 층을 150℃에서 1분 동안 건조 및 소성하였다.
소성된 나노와이어 층 상에 ITO 층을 상기와 동일한 방법으로 또 한번 적층하여 ITO 층/나노와이어 층/ITO 층으로 이루어지는 3 층 구조의 복합 전극을 완성하였다.
비교예
실시예의 (2) 복합 전극의 제조에서 표면에 나노입자를 부착시키지 않은 금속 나노와이어로부터 잉크를 제조한 후 이를 코팅시킨 것을 제외하고, 동일한 방법으로 복합 전극을 제조하였다.
(전극 특성 평가)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 복합 전극에 대해 면저항값을 BEGA(社) RS8-1G 모델의 4 point probe를 사용하여 측정하였다. 또한 나노와이어 층과 ITO 층 간의 결합력을 필링테스트의 방법으로 측정하였다. 투명전극 위에 매직테이프(3M 제품, 2.5cm 폭)을 부착한 후, 손으로 잡아당겨 코팅이 제거되지 않고 테이프만 제거되는 횟수를 반복 평가하여 기록하였다. 아울러 전극의 헤이즈를 JASCO(社) V-600 모델의 UV-spectroscopy를 사용하여 400~800nm 파장을 투과하여 측정한 평균값을 기록하여 측정하였다. 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
| 면저항(Ω/□) | 헤이즈(%) | 결합력 | |
| 실시예 | 103 | 1.5 | 100/100 |
| 비교예 | 135 | 1.9 | 85/100 |
상기 표에서와 같이 실시예의 복합 전극은 비교예의 것에 비해 면저항, 헤이즈 및 결합력 등 전극의 물리적 및 전기적 특성에서 모두 향상된 결과를 나타냈다. 즉 표면에 나노입자가 부착되지 않은 bare 상태의 나노와이어를 사용하여 실시예에서와 동일한 공정(즉, 소성 온도 및 소성 시간 등)으로 복합 전극을 제조하면 저항이 커지고 결합력이 감소하는 것은 물론, 헤이즈도 증가된 것을 확인할 수 있다.
그러므로 나노와이어 표면에 부착된 나노입자는 나노와이어 층의 결합력을 높이고, 표면 거칠기 및 면저항의 개선에 기여하는 것이 분명하다.
Claims (11)
- 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자가 제 2 금속으로부터 제조된 금속 나노와이어 표면에 부착되어 있는 구조의 나노와이어를 준비하는 단계;
기판 상에 상기 나노와이어를 포함하는 층을 형성하는 단계; 및
상기 나노와이어 층 상에 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO), 전도성 폴리머, 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube, CNT) 또는 그래핀을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 각각 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상으로, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 서로 같거나 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 나노와이어는 10 내지 100 nm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 나노와이어 층 상에 적층되는 것은 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO)인 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 나노와이어 층을 형성하는 단계 이전에 기판 상에 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO) 층을 형성하는 단계가 우선적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 나노와이어를 준비하는 단계에서는 금속 나노입자를 포함하는 용액을 금속 나노와이어를 포함하는 용액에 투입한 후 60 내지 130℃ 범위의 온도로 가열하면서 교반하여 반응시킨 다음, 상기 반응 용액을 상온으로 냉각시키는 것으로 반응을 종료함으로써 금속 나노와이어 표면에 금속 나노입자의 부착이 이루어지게 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 금속 나노와이어는 캡핑제로서 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 제 1 항에서,
상기 금속 나노입자는 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA) 및 폴리메틸메타크릴산(PMMA)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 캡핑제를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전극의 제조방법. - 1 이상의 나노와이어 층 및 1 이상의 투명 전도성 산화물(Transparent conductive oxide, TCO) 층을 교대로 포함하며, 상기 나노와이어 층은 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자가 제 2 금속으로부터 제조된 금속 나노와이어 표면에 부착되어 있는 구조의 나노와이어로부터 형성된 것을 특징으로 하는 복합 전극.
- 제 9 항에서,
상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 각각 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상으로, 상기 제 1 금속 및 제 2 금속은 서로 같거나 다를 수 있는 것을 특징으로 하는 복합 전극. - 제 9 항에서,
상기 제 1 금속으로부터 제조된 금속 나노입자는 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA) 및 폴리메틸메타크릴산(PMMA)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 캡핑제를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전극.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105810305A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-07-27 | 苏州汉纳材料科技有限公司 | 柔性CNTs/金属纳米线复合透明导电膜、其制备方法与应用 |
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