KR20170021619A - AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법 - Google Patents

AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170021619A
KR20170021619A KR1020150116227A KR20150116227A KR20170021619A KR 20170021619 A KR20170021619 A KR 20170021619A KR 1020150116227 A KR1020150116227 A KR 1020150116227A KR 20150116227 A KR20150116227 A KR 20150116227A KR 20170021619 A KR20170021619 A KR 20170021619A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thickness
layer
metal layer
azo
transparent electrode
Prior art date
Application number
KR1020150116227A
Other languages
English (en)
Inventor
김준호
성태연
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020150116227A priority Critical patent/KR20170021619A/ko
Priority to PCT/KR2016/009005 priority patent/WO2017030352A1/ko
Publication of KR20170021619A publication Critical patent/KR20170021619A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023Alloys based on aluminium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, Ag 금속층; 및 상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 Al이 도핑된 ZnO층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서, 상기 Ag 금속층의 두께는 15 nm 내지 23 nm이며, 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 15 nm 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 종래 ITO 전극에 비견할 만한 높은 투과도를 지니면서도, 낮은 면저항값을 갖고, 상온 증착 공정에 의해서 제조되어 고온 열처리가 필요 없이 폴리머 기판에 그대로 제조가 가능한 플렉시블 투명전극을 제공할 수 있다.

Description

AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법 {Transparent electrode with AZO/Ag/AZO mulilayered structure and method for preparing the same}
본 발명은 AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극에 관한 것이다.
플렉시블 투명 전극이란, 플렉시블 기판 상에 도전성 패턴을 형성한 전극으로서, 디스플레이, 트랜지스터, 터치패널, 태양전지 등의 다양한 분야에 유용하게 활용되고 있는 전자소자이다.
현재 플렉시블 투명 전극에 가장 널리 활용되는 소재로는 투명 전도성 산화물, 탄소나노튜브, 그래핀 및 고분자 전도체 등이 알려져 있으며, 이러한 소재들 중에서도 투명 전도성 산화물의 일종인 인듐주석 산화물 (Indium Tin Oxide, ITO)은 높은 광투과도 및 전도성을 보유한 관계로 대부분의 투명 전극에 널리 활용되고 있다.
그러나, ITO 전극 소재는 제조과정에서 고온의 열처리 공정을 필요로 하고, ITO의 제조에 사용되는 희소 금속인 인듐의 공급에 한계가 있다는 점, 및 플렉시블 특성의 확보가 어렵다는 점 등으로 인해서, 이를 대체하기 위한 다양한 대체 소재들로서, 전도성 산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노와이어 및 전도성 폴리머 등에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.
일 예로서, 전도성 산화물인 ZnO, SnO2에 다른 물질들을 도핑시켜 ITO를 대체하기 위한 연구가 진행되고 있으나, 플렉시블 특성이 부족하다는 단점 및 ITO에 비해서 전기적 및 광학적 특성이 열악하다는 단점이 있다. 또한, 상당한 연구가 진행되어 있고 상업적으로도 다양한 분야에 응용가능성이 큰 탄소나노튜브는, 도핑, 정제 및 합성과 관련해서 다양한 개선을 필요로 한다. 더 나아가, 그래핀은 저렴한 비용의 흑연을 이용하여 생산할 수 있으며, 탄소나노튜브보다 표면의 거칠기가 우수하다는 장점을 가지고 있지만, 높은 결정성의 대면적 그래핀 필름을 제조하는데 한계점을 드러내고 있다. 또한, 은 나노와이어는 다른 재료들에 비해 표면 거칠기가 좋지 못하고 헤이즈가 높아서 디스플레이에 응용하기에는 쉽지 않다는 단점이 있다. 마지막으로, 전도성 폴리머는 지난 20년 동안 꾸준히 투명전극으로 사용하기 위한 연구가 상당부분 진행되었지만, 기본적으로 유기 필름이 특유의 색을 갖고 있으며 대기 안정성이 부족하다는 단점이 있다.
한편, ITO에 가장 근접한 특성을 나타내는 물질로서, 산화물/금속/산화물 다층 구조의 투명 전극이 제안된 바 있으며, 이는 고온 열처리가 필요한 ITO 투명 전극에 비해서 열처리 공정을 필요로 하지 않기 때문에 플렉시블 폴리머 기판의 제조에 적용이 가능하고, 공정이 경제적이며, 대면적화가 용이하다는 장점을 갖는다.
관련하여, 실리콘옥시나이트라이드/은/실리콘옥시나이트라이드의 다층 구조를 갖는 다층 투명전극 (특허문헌 1), 제1투명 산화물층/은/제2투명 산화물층의 다층 구조를 갖는 다층 투명전극 (특허문헌 2) 등 다양한 기술들이 공지된 바 있다. 또한, 이러한 산화물/금속/산화물의 다층 구조를 갖는 다층 투명전극들의 층 형성 재료로서, 다양한 물질들의 적용가능성이 시험되고 있으며, 그 중에서도 특히 AZO/Ag/AZO 다층 구조의 경우 (AZO: Al이 도핑된 ZnO), ITO에 비견할 만큼 높은 투과도를 나타내고, 낮은 면저항값을 가지며, 고온 열처리 과정이 필요 없기 때문에 폴리머 기판에 그대로 적용가능하다는 등 다양한 장점을 갖는다.
따라서, AZO/Ag/AZO 다층박막이 코팅된 투명 전도막의 제조방법 및 이러한 방법에 의해서 형성된 투명 전도막에 관한 기술이 개시된 바 있으며 (특허문헌 3), 듀얼 타겟 DC 스퍼터링 방법에 의해서 성장된 AZO/Ag/AZO 다층 구조의 특성에 대한 연구 결과도 보고된 바 있고 (비특허문헌 1), 폴리에테르술폰 기판 상에 증착된 AZO/Ag/AZO 다층 구조의 특성에 관한 연구 결과도 보고된 바 있다.
그러나, 이러한 AZO/Ag/AZO 다층 구조를 플렉시블 투명 전극에 성공적으로 적용할 수 있기 위해서는, 다양한 요소들을 고려하여야 하는 바, 충분한 광투과도, 낮은 면저항 수치 및 높은 플렉시블 특성을 구비하여야 하며, 여러 번의 굽힘 테스트에도 이러한 특성들이 유지되어야 한다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0028506호 특허문헌 2: 대한민국 공개특허공보 제10-1996-0035092호 특허문헌 3: 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0089962호
비특허문헌 1: Characteristics of indium-free GZO/Ag/GZO and AZO/Ag/AZO multilayer electrode grown by dual target DC sputtering at room temperature for low-cost organic photovoltaics, Solar Energy Materials & Solar Cells 93 (2009) 1994-2002 비특허문헌 2: Properties of AZO/Ag/AZO Multilayer Thin Film Deposited on Polyethersulfone Substrate, TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 14, No. 1, pp. 9-11, February 25, 2013
따라서, 본 발명에서는 AZO/Ag/AZO 다층 구조를 플렉시블 투명 전극에 적용하기 위해서 필수적으로 만족하여야 하는 광투과도, 면저항값 및 유연성 등의 특성들을 종합적으로 만족시키는 AZO/Ag/AZO 다층 구조 기반의 플렉시블 투명 전극을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
Ag 금속층; 및
상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 Al이 도핑된 ZnO층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서,
상기 Ag 금속층의 두께는 15 nm 내지 23 nm이며,
상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 15 nm 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께는 19 nm이며, 상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 각각 36 nm일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:4일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:2일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 플렉시블 투명 전극은 가시광선 파장대역에서 80% 이상의 광투과도를 갖고, 5 Ω/sq. 이하의 면저항값 및 10 이상의 성능 지수 (figure of merit)를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층 및 상기 Al이 도핑된 ZnO층은 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 글라스 재질로 이루어진 군으로부터 선택된 유연성 기판 상에 적층될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
a) 기판 상에 Al이 도핑된 ZnO층을 15 nm 내지 60 nm의 두께로 형성하는 단계;
b) 상기 Al이 도핑된 ZnO층 상에 Ag 금속층을 15 nm 내지 25 nm의 두께로 형성하는 단계; 및
c) 상기 Ag 금속층 상에 다시 Al이 도핑된 ZnO층을 15 nm 내지 60 nm의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께는 19 nm이며, 상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 각각 36 nm일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:4일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:2일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 a) 내지 c) 단계는 스퍼터링법, 전자빔 증착법 및 연속 증발 증착법으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 공정에 의해서 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 a) 내지 c) 단계는 회분식 공정에 의해서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 플렉시블 투명 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 플렉시블 투명 전극을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명에 따르면, 종래 ITO 전극에 비견할 만한 높은 투과도를 지니면서도, 낮은 면저항값을 갖고, 상온 증착 공정에 의해서 제조되어 고온 열처리가 필요 없이 폴리머 기판에 그대로 제조가 가능한 플렉시블 투명전극을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 기재된 방법에 따라서 제조된 본 발명에 따른 투명 전극에 대한 투과 전자 현미경 사진이다.
도 2a 및 2b는 실시예 1에 따른 투명 전극 (2a) 및 종래 통상적인 ITO 전극 (2b)에 대한 굽힘 테스트 사진 및 테스트 결과를 그래프로 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 각각 실시예 1에서 제조된 5가지 샘플 (3a) 및 실시예 2에서 제조된 5가지 샘플 (3b)에 대해서 각각 비저항 및 면저항을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 4a 및 4b는 각각 실시예 1에서 제조된 5가지 샘플 (4a) 및 실시예 2에서 제조된 5가지 샘플 (4b)에 대해서 각각 투과도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 5a 및 5b는 각각 실시예 1에서 제조된 5가지 샘플 (5a) 및 실시예 2에서 제조된 5가지 샘플 (5b)에 대해서 각각 성능지수를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 따라서 제조된 5가지 샘플의 표면 상태 RMS 조도를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
ITO에 가장 근접한 특성을 나타내는 것으로 알려진 산화물/금속/산화물 다층 구조의 투명 전극에 대해서는 현재까지 많은 연구가 이루어져 있다. 그 중에서도 특히 AZO/Ag/AZO 다층 구조의 투명 전극은 광투과도가 우수하고, 면저항값이 낮으며, 제조과정에 고온 열처리를 필요로 하지 않는다는 다양한 장점을 갖는다.
이러한 AZO/Ag/AZO 다층 구조의 투명 전극은 대면적화가 용이하며, 대면적화를 위해서는 면저항값을 최소한으로 낮추되, 동시에 광투과도의 저하를 방지해야 하는 필요성이 절실하다. 그러나, AZO/Ag/AZO 다층 구조 투명 전극의 잘 알려진 단점 중의 하나는 ITO에 비해서 면저항값은 낮지만, AZO층과 AZO층 사이에 개재되는 Ag층으로 인해서 광투과도가 낮아진다는 것이다. 따라서, Ag층의 두께가 두꺼워질수록 면저항값은 낮아지지만, 이와 동시에 광투과도도 낮아진다는 문제점은 종래기술에서 극복되어야 하는 중요한 문제점 중의 하나이다.
이에, 본 발명에서는 전술한 문제점을 해결하고자 연구를 거듭한 결과, AZO층 및 Ag층의 두께가 소정 범위 내로 조절되는 경우, 또한 AZO층과 Ag층의 두께 비율이 소정 범위 내로 조절되는 경우에 우수한 면저항 특성 및 광투과 특성을 함께 달성할 수 있다는 사실을 인지하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명에서는,
Ag 금속층; 및
상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 Al이 도핑된 ZnO층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서,
상기 Ag 금속층의 두께는 15 nm 내지 23 nm이며,
상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 15 nm 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극을 제공한다.
본 발명에서는 AZO/Ag/AZO 다층 구조 중, Ag 금속층의 두께를 15 nm 내지 23 nm로, AZO층의 두께를 15 nm 내지 60 nm로 적층하는 경우, 우수한 면저항 특성 및 광투과 특성이 동시에 달성될 수 있으며, 특히, 하기 실시예의 데이터로부터도 알 수 있는 바와 같이, Ag 금속층의 두께를 19 nm로, AZO층의 두께를 36 nm로 적층하는 경우 최적 특성을 달성할 수 있다는 사실을 밝혔다. 즉, 플렉시블 투명 전극에 요구되는 물리적 유연성, 전기적 특성 및 광특성을 동시에 충족하기 위해서는, Ag 금속층의 두께와 AZO층의 두께 비율 역시 소정 범위에 존재하여야 하는 바, 이는 1:1 내지 1:4 비율의 범위 내에 존재하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 1:2일 수 있다.
전술한 두께 범위 및 두께 비율을 만족하는 경우, 본 발명에 따른 플렉시블 투명 전극은 가시광선 파장대역에서 80% 이상의 광투과도를 갖고, 5 Ω/sq. 이하의 면저항값 및 10 이상의 성능 지수 (figure of merit)를 갖게 된다.
본 발명에 따른 AZO/Ag/AZO 다층 구조는 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 글라스 재질로 이루어진 군으로부터 선택된 유연성 기판 상에 적층됨으로써 플렉시블 투명 전극으로 제작될 수 있다.
한편, 본 발명은,
a) 기판 상에 Al이 도핑된 ZnO층을 15 nm 내지 60 nm의 두께로 형성하는 단계;
b) 상기 Al이 도핑된 ZnO층 상에 Ag 금속층을 15 nm 내지 23 nm의 두께로 형성하는 단계; 및
c) 상기 Ag 금속층 상에 다시 Al이 도핑된 ZnO층을 15 nm 내지 60 nm의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, Ag 금속층 및 AZO층의 두께, 또한 두 층 사이의 두께 비율은 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, Ag 금속층과 AZO층의 증착은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 스퍼터링법, 전자빔 증착법 및 연속 증발 증착법 등과 같은 통상적인 플렉시블 투명 전극 제조방법을 사용하여 수행될 수 있는 바, 기존 ITO 공정과의 호환이 가능하며, 이는 실제 산업적 응용 측면에서 매우 중요한 장점 중의 하나이다. 또한, 상기 a) 내지 c) 단계는 회분식 공정 (batch type process)에 의해서 수행될 수 있다.
본 발명에 따라서 제조된 플렉시블 투명 전극은 우수한 광투과성, 전기 전도성 및 유연성을 요구하는 태양전지, 발광 다이오드 등의 제조에 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 플렉시블 투명 전극은 고온 열처리 없이도 대면적의 평탄하고 안정된 표면으로 제작이 가능한 바, 이는 투명 전극 위에 형성되는 유기 물질의 활성층에도 큰 영향을 미치게 되므로, 태양전지 또는 발광 다이오드의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1. Ag 층 두께를 달리한 투명 전극의 제조
PET 재질의 기판을 세척하고, 상기 기판 상에 상온에서 rf 스퍼터링 방법을 사용하여 AZO 박막을 36 nm의 두께로 증착하였다. 증착시 AZO 타겟은 2 인치의 직경을 가지며 Al이 2 중량% 도핑된 ZnO 타겟을 소결처리한 것을 사용하였다.
타겟에 인가되는 rf 출력은 90 W이었으며, 작업 진공도는 10 mTorr, 타겟과 기판과의 거리는 약 10 cm로 유지하였고, 스퍼터링 가스로는 30 sccm의 Ar 기체를 사용하였다.
이어서, 상기 AZO 박막 상에 Ag 타겟을 이용하여, rf 출력 30 W, 증착 압력 10 mTorr, Ar 기체 유량 13 sccm의 조건 하에서 Ag층을 19 nm의 두께로 증착하였으며, 전술한 조건과 동일한 조건으로 상기 Ag층 상에 36 nm 두께의 AZO 박막을 증착하였다.
도 1에는 상기 방법에 따라서 제조된 투명 전극에 대한 투과 전자 현미경 사진을 도시하였다.
한편, 상기 방법과 동일한 방법에 의해서 투명 전극을 제조하되, Ag층의 두께를 각각 15, 17, 21 및 23 nm로 달리한 4 가지 샘플을 더 제조하였다.
실시예 2. AZO 층 두께를 달리한 투명 전극의 제조
실시예 1과 동일한 방법에 의해서 투명 전극을 제조하되, AZO층의 두께를 각각 9, 18, 27, 36 및 45 nm로 적층한 투명 전극을 제조하였다.
평가예 1. 굽힘 테스트
실시예 1에 따라서 제조된 투명 전극과 종래 통상적인 ITO 전극 (두께 100 nm)에 대해서 1000 사이클 동안 굽힘 테스트를 실시하였으며, 사이클 증가에 따른 저항 변화율 (ΔR/R0: ΔR - 저항 변화값, R0 - 초기 저항값)을 측정하였다. 도 2a (실시예 1) 및 2b (종래 통상적인 ITO 전극)에는 굽힘 테스트 사진 및 그 결과를 그래프로 도시하였다. 굽힘 테스트는 샘플의 한쪽 면을 고정 장치에 고정시키고, 다른 쪽 면의 거리를 좁힘으로써 수행하였으며, 이러한 과정을 1000회 반복하는 방식에 의해서 수행하였다. 도 2a 및 2b를 참조하면, 종래 통상적인 ITO 전극의 경우 1000 사이클 실시하였을시, 저항 변화율이 상승하였지만, 실시예 1에 따른 투명 전극의 경우 사이클 수가 증가하여도 저항 변화율이 거의 일정하게 유지되었다.
평가예 2. 면저항 측정
실시예 1에서 제조된 5가지 샘플 및 실시예 2에서 제조된 5가지 샘플에 대해서, 4 포인트 면저항 측정장비를 사용하여, 각각 비저항 및 면저항을 측정하였으며, 그 결과를 도 3a (실시예 1) 및 3b (실시예 2)에 도시하였다.
도면을 참조하면, 샘플들의 비저항 및 면저항은 Ag층의 두께가 증가할수록 감소하며, 비저항의 경우 AZO층의 두께가 증가할수록 함께 증가하지만, 면저항의 경우는 AZO층 두께가 증가하여도 거의 일정한 경향을 나타냄을 알 수 있다.
평가예 3. 투과도 측정
실시예 1에서 제조된 5가지 샘플 및 실시예 2에서 제조된 5가지 샘플에 대해서 폴리머 기판을 베이스로 삼아서 200 ~ 100 nm에서 각각 투과도를 측정하였으며, 그 결과를 각각 도 4a (실시예 1) 및 4b (실시예 2)에 도시하였다.
도면을 참조하면, 샘플들의 투과도는 가시광선 영역에서 Ag층 및 AZO층의 두께가 감소할수록 증가하는 경향을 나타냄을 알 수 있다.
평가예 4. 성능 지수 ( figure of merit ) 산출
평가예 2 및 3에서 알 수 있는 바와 같이, 투명 전극의 경우, 박막의 두께에 따라서 전기 전도도와 광투과도가 서로 상충 관계에 있음을 알 수 있고, 따라서 각 투명 전극의 특성을 비교하기 위해서 Haacke에 의해서 정의된 (Journal of Applied Physics, Volume 47, Issue 9, pp. 4086-4089 (1976) 참조) 성능 지수를 도입하였는 바, 해당 성능 지수 (ΦTC)는 하기 식 1과 같이 정의된다:
<식 1>
ΦTC = T10/Rsh
상기 식에서 T는 샘플의 투과도이며, Rsh는 면저항값이다.
따라서, 실시예 1에서 제조된 5가지 샘플 및 실시예 2에서 제조된 5가지 샘플에 대해서 각각 성능 지수를 산출하였으며, 그 결과를 도 5a (실시예 1) 및 5b (실시예 2)에 도시하였다.
도면을 참조하면, 실시예 1 및 2에 따른 샘플들은 종래 통상적인 ITO에 비해서 월등하게 우수한 성능 지수 값을 갖는다는 것을 알 수 있으며, 그 중에서도 특히, Ag층의 두께가 19 nm이고, AZO층의 두께가 36 nm인 샘플의 성능 지수가 가장 높다는 사실을 알 수 있다.
한편, 도 6에는 실시예 1에 따라서 제조된 5가지 샘플의 표면 상태 RMS 조도를 그래프로 도시하였다. 도 6을 참조하면, AZO층의 두께가 36 nm인 경우 가장 높은 RMS 조도값을 갖는 바, 가장 고른 표면을 갖고, 따라서 그 위에 다양한 유기물질이 적층된 이후에도 우수한 특성을 나타낼 수 있다는 점을 파악할 수 있다.

Claims (14)

  1. Ag 금속층; 및
    상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 Al이 도핑된 ZnO층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서,
    상기 Ag 금속층의 두께는 15 nm 내지 23 nm이며,
    상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 15 nm 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께는 19 nm이며, 상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 각각 36 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:2인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블 투명 전극은 가시광선 파장대역에서 80% 이상의 광투과도를 갖고, 5 Ω/sq. 이하의 면저항값 및 10 이상의 성능 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Ag 금속층 및 상기 Al이 도핑된 ZnO층은 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 글라스 재질로 이루어진 군으로부터 선택된 유연성 기판 상에 적층된 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  7. a) 기판 상에 Al이 도핑된 ZnO층을 15 nm 내지 60 nm의 두께로 형성하는 단계;
    b) 상기 Al이 도핑된 ZnO층 상에 Ag 금속층을 15 nm 내지 23 nm의 두께로 형성하는 단계; 및
    c) 상기 Ag 금속층 상에 다시 Al이 도핑된 ZnO층을 15 nm 내지 60 nm의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께는 19 nm이며, 상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께는 각각 36 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 Al이 도핑된 ZnO층의 두께의 비율은 1:2인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 a) 내지 c) 단계는 스퍼터링법, 전자빔 증착법 및 연속 증발 증착법으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 공정에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 a) 내지 c) 단계는 회분식 공정에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 플렉시블 투명 전극을 포함하는 태양전지.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 플렉시블 투명 전극을 포함하는 발광 다이오드.
KR1020150116227A 2015-08-18 2015-08-18 AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법 KR20170021619A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150116227A KR20170021619A (ko) 2015-08-18 2015-08-18 AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
PCT/KR2016/009005 WO2017030352A1 (ko) 2015-08-18 2016-08-17 Azo/ag/azo 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150116227A KR20170021619A (ko) 2015-08-18 2015-08-18 AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170021619A true KR20170021619A (ko) 2017-02-28

Family

ID=58051352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150116227A KR20170021619A (ko) 2015-08-18 2015-08-18 AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20170021619A (ko)
WO (1) WO2017030352A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108336070A (zh) * 2018-02-11 2018-07-27 无锡博硕珈睿科技有限公司 电容器器件结构、电容器及电容器的制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960035092A (ko) 1995-03-22 1996-10-24 후지타 히로미치 다층 도전막, 및 이것을 사용한 투명 전극판 및 액정표시장치
KR20100089962A (ko) 2009-02-05 2010-08-13 충남대학교산학협력단 AZO/Ag/AZO 다층박막이 코팅된 투명전도막의 제조방법
KR20120028506A (ko) 2010-09-15 2012-03-23 경희대학교 산학협력단 플렉시블 다층 투명 전극의 제조 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100568458B1 (ko) * 2003-02-13 2006-04-07 태원필 알루미늄이 도핑된 산화아연:산화티타늄 나노다층박막 습도센서
KR20110049388A (ko) * 2009-11-05 2011-05-12 동의대학교 산학협력단 박막 형성 방법 및 발광소자
KR101280866B1 (ko) * 2013-05-21 2013-07-03 영남대학교 산학협력단 도핑된 ZnO 층을 포함하는 발광소자 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960035092A (ko) 1995-03-22 1996-10-24 후지타 히로미치 다층 도전막, 및 이것을 사용한 투명 전극판 및 액정표시장치
KR20100089962A (ko) 2009-02-05 2010-08-13 충남대학교산학협력단 AZO/Ag/AZO 다층박막이 코팅된 투명전도막의 제조방법
KR20120028506A (ko) 2010-09-15 2012-03-23 경희대학교 산학협력단 플렉시블 다층 투명 전극의 제조 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌 1: Characteristics of indium-free GZO/Ag/GZO and AZO/Ag/AZO multilayer electrode grown by dual target DC sputtering at room temperature for low-cost organic photovoltaics, Solar Energy Materials &amp; Solar Cells 93 (2009) 1994-2002
비특허문헌 2: Properties of AZO/Ag/AZO Multilayer Thin Film Deposited on Polyethersulfone Substrate, TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 14, No. 1, pp. 9-11, February 25, 2013

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017030352A1 (ko) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dhar et al. Optimization of Nb2O5/Ag/Nb2O5 multilayers as transparent composite electrode on flexible substrate with high figure of merit
Li et al. AZO/Ag/AZO transparent flexible electrodes on mica substrates for high temperature application
KR101809296B1 (ko) 투명전극 및 이를 포함하는 전자 소자
Dhar et al. Optimization of TiO2/Cu/TiO2 multilayer as transparent composite electrode (TCE) deposited on flexible substrate at room temperature
WO2014115770A1 (ja) 透明導電性基材ならびにその製造方法
US20100193351A1 (en) Method for preparing transparent conducting film coated with azo/ag/azo multilayer thin film
KR101273798B1 (ko) 다층 투명전극 및 그 제조방법
KR20240110749A (ko) 구리 박막 기판 및 이의 제조방법
KR20160110837A (ko) 금속 나노홀 패턴층을 구비한 다층 투명전극
Cho et al. Nanoscale silver-based Al-doped ZnO multilayer transparent-conductive oxide films
JP2019123243A (ja) 光透過性導電層付きフィルム
KR101357044B1 (ko) 내산성이 우수한 다층 박막 구조의 고(高) 투과도, 저(低) 비저항 투명 전극 및 그 제조 방법
KR101816972B1 (ko) TiO2/Ag/TiO2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
KR20170021619A (ko) AZO/Ag/AZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
US9546415B2 (en) Composite transparent electrodes
KR101782691B1 (ko) IGZO/Ag/IGZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
Han et al. Indium-free Cu/fluorine doped ZnO composite transparent conductive electrodes with stretchable and flexible performance on poly (ethylene terephthalate) substrate
US10647089B2 (en) Conductive structure and electronic device comprising same
KR20150135977A (ko) 투명 전극 및 이를 포함하는 전자 소자
KR101832521B1 (ko) 투명전극 및 이를 포함하는 전자 소자
KR102032011B1 (ko) 전도성 적층체 및 이를 포함하는 투명 전극
CN113168934B (zh) 触摸面板用带有透光性导电层的薄膜、带有透光性导电层的偏光膜和触摸面板显示装置
KR101968215B1 (ko) 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자 소자
KR101572712B1 (ko) 투명 도전성 필름 및 이의 제조방법
KR101991047B1 (ko) 전도성 적층체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 투명 전극 및 전자소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application