KR20170124674A - 과불소화산 처리된 전도성 고분자 박막의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents

과불소화산 처리된 전도성 고분자 박막의 제조방법 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과불소화산 처리된 전도성 고분자 박막의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 장기간 동안 고전도도를 유지시킬 수 있는 전도성 고분자 박막의 제조방법과 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 양친성 분자 구조를 가진 과불소화산 도펀트를 적용함으로 써 전도성 고분자 박막의 전기전도도를 획기적으로 향상시키고 이를 장기간 유지할 수 있다.

Description

과불소화산 처리된 전도성 고분자 박막의 제조방법 및 이의 용도{METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM OF CONDUCTIVE POLYMER TREATED WITH PERFLUORINATED ACID AND USES THEREOF}
본 발명은 과불소화산 처리된 전도성 고분자 박막의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 장기간 동안 고전도도를 유지시킬 수 있는 전도성 고분자 박막의 제조방법과 이의 용도에 관한 것이다.
종래의 ITO와 같은 무기물 금속 소재는 전기전도도가 높고 투명하여 전자소재 분야에 있어서 다양한 분야의 전극소재로 이용되고 있다. 그러나 소재가 금속소재로 구성되어 있어 박막필름 형태로 제조하기 위해서는 고가의 증착 장비가 필요하다.
이러한 한계 때문에, 디스플레이 장치 내부의 박막트랜지스터 혹은 배선 전극을 유연한 전도성 고분자로 대체하려는 노력들이 있어 왔다. 이러한 전자소자는 높은 전기전도도와 장기간 안정성을 지닌 전도성 고분자 소재가 절실히 요구된다. 하지만 전도성 고분자의 공액 구조는 가시광선을 흡수하기 때문에 투과도가 낮고 투명전극 ITO에 비해 전기 전도도가 매우 낮을 뿐만 아니라 공기 중 혹은 화학적 환경에 불안정하여 외부에 노출 시 전기 전도도가 급격히 감소되는 치명적인 단점이 있다. 일반적으로 전도성 고분자의 투과도를 높이기 위해서는 얇은 박막으로 코팅하여야 하는데, 이럴 경우 표면 저항이 높아져서 실제 투명전극으로 응용하기에는 어려운 점이 있다. 또한 기존의 ITO 전극 (5000 S/cm 이상)에 비하여 전기전도도가 매우 낮은 문제가 있다. 전도성 고분자로서 상업적으로 널리 사용되고 있는 PEDOT/PSS의 전기전도도가 경우 1 S/cm 정도로 전기전도도가 낮으며 수용성이라 습도에 노출될 경우 팽윤 현상에 의해 필름 형상이 무너지며 전기전도도 또한 민감하게 반응하는 문제가 있다. 따라서 태양전지 등에 사용되는 전해질 층과 접촉하면 급격한 전기전도도 변화로 인하여 전극소재에는 사용될 수 없다. 수용성이 아닌 폴리아닐린 전도성 고분자의 경우도 마찬가지로 장기간 방치하면 공기 안정성이 매우 떨어져 전기전도도 감소를 피할 수 없으며 여러 가지 화학물질에 대하여 전기전도도가 민감하게 감응하여 전극소재로서는 치명적인 단점이 있다. 한편, 전도성 고분자의 전기적 특성 향상에 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며 폴리아닐린의 경우, 지금까지 캄포술폰산 (CSA)이 가장 좋은 도판트로 알려져 있다(전기전도도 약 102 S/cm). 최근 발표된 비특허문헌 “Solution-Processed Metallic Conducting Polymer Films as Transparent Electrode of Optoelectronic Devices, Advanced Materials 2012, 24, 2436-2440”에 의하면, 1.0 M의 황산용액을 PEDOT/PSS 박막에 떨어뜨려 전기전도도 3,065 S/cm를 얻었다는 보고가 있으며 유전상수가 큰 용매일수록 비례하여 전기전도도 증가가 관찰되었다. 하지만 이렇게 제조된 전도성 고분자 박막의 전기전도도에 대한 장기안정성에 대한 보고는 아직 없으며, 일반적으로 거의 대부분의 전도성 고분자의 전기 전도도는 시간이 지남에 따라 급격히 감소되는 현상이 일어나 현실적으로 전자소자에 적용이 불가능하다.
따라서 상기 기술한 단점을 해결하기 위해서는 전도성 고분자 층에 습도나 여러 가지 화학물질과의 접촉을 효과적으로 피할 수 있는 보호막이 필요할 수 있다. 과불소화 고분자 말단에 술폰산이 있는 소재는 미국 듀폰사의 Nafion 막, 다우케미컬사의 다우 케미컬 막, 아사히케미컬사의 아씨플렉스(Aciplex), 솔베이솔렉시스사의 하이프론(Hyflon Ion), 고어사의 고어셀렉트(Gore-select) 등 있으며, 이들은 수소이온 전도도가 높고 기계적 강도와 화학적 안정성이 우수하기 때문에 연료전지의 맴브레인 소재에 널리 사용되고 있다. 이들의 구조는 테트라플루오르에틸렌(tetrafluoroethylene) 골격(backbone)의 초발수성 때문에 물 혹은 기름을 밀쳐내는 성질을 가지고 있으며 고분자 사슬의 말단에 술폰산 (sulfonic acid) 작용기가 치환된 구조이다. 하지만 이들은 사슬길이가 긴 말단에 술폰산기가 치환되어 있어 전체 테트라플루오르에틸렌 골격에 비해 술폰산 작용기 함량은 매우 적은 고분자이기 때문에 전도성 고분자에 골고루 도핑하기가 어려운 문제가 있다.
Solution-Processed Metallic Conducting Polymer Films as Transparent Electrode of Optoelectronic Devices, Advanced Materials 2012, 24, 2436-2440
본 발명은 전기전도도와 장기안정성이 떨어지는 전도성 고분자의 단점을 보완할 수 있는, 과불소화산 처리된 전도성 고분자 박막의 제조방법과 이의 용도를 제공한다.
본 발명은, 전도성 고분자 용액을 기재 상에 코팅하여 박막을 형성한 후, 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산으로 처리하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
CF3-(CF2)n-A
상기 화학식에서,
n은 3 ~ 20이고,
A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1의 n은 4 ~ 9의 범위일 수 있다.
상기 화학식 1의 과불소화산은 분자 내에 탄소 주사슬에 수소 대신 불소원자가 치환되어있어 초소수성, 초발수성, 내화학성을 가지며 또한 탄소 주사슬 말단에 친수성이 큰 술폰산기, 인산기, 혹은 카르복시산기가 치환되어있어 분자 내에 친수성과 소수성을 동시에 가진 양친성 (amphiphilic) 분자 구조를 가지고 있다. 일반적으로 양친성 물질은 세포막에서처럼 분자들이 자발배향된 층구조를 가지게 되는데, 본 발명의 과불소화산에 있는 친수성 작용기(술폰산 등)는 전도성 고분자에 양이온 도핑이 가능하여 전기전도도를 향상시킬 수 있을 작용기로 사용될 수 있고, 초소수성의 알킬 사슬의 자발 배향된 층구조를 가지게 되면 전도성 고분자를 펼쳐진(extended) 구조로 유도할 수 있어 공액 고분자의 주사슬 내에 전자들이 더 쉽게 흐를 수 있게 도와 줄 수 있다. 일반적으로 전도성 고분자의 경우 공기 중 수분 및 각종 오염 물질에 의해서 산화되어 전기전도도 면에서 장기 안정성이 매우 떨어지는 단점이 있다. 과불소화된 알킬 사슬 작용기는 자발배향된 층구조 뿐 만 아니라 초발수 성질를 유도하여 공기 중에 있는 수분 또는 공기 오염 물질을 효과적으로 차단하는 막처럼 작용할 수 있다. 결과적으로 과불소화산의 역할은 전도성 고분자 사슬을 펴주는 역할을 하여 전기가 잘 흐를 수 있는 분자 구조를 가지게 하며 동시에 전기전도도의 장기안정성을 가질 수 있게 한다(도 1 참조).
상기 화학식 1에서, n은 3 ~ 20일 수 있고 가장 바람직하게는 n은 4 ~ 9일 수 있다. n 값이 3 미만인 경우에는 전기 전도도 유지에 어려움이 있고, n 값이 20을 초과하는 경우 분자의 크기가 커서 고분자 내부로 침투가 어려워 도핑이 잘 안되며, 전기 전도도가 낮아지는 문제가 있다.
상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, 폴리아닐린 또는 폴리 피롤일 수 있다.
상기 전도성 고분자는 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00001
[화학식 3]
Figure pat00002
[화학식 4]
Figure pat00003
상기 과불소화산으로 처리하는 단계는 과불소화산 수용액을 박막 위에 도포 한 후 80 ~ 120 ℃에서 2 ~ 60분 동안, 더욱 바람직하게는 100 ℃에서 5 ~ 30분 동안 가열하는 방법으로 수행할 수 있다.
이 때 과불소화산 수용액은 10 ~ 50(wt/v)%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 30 (wt/v)%일 수 있다.
또한 본 발명은 전도성 고분자 용액에 상기 화학식 1로 표시되는 과불소화산을 혼합한 후, 기재 상에 코팅하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 제조방법을 제공한다.
상기 전도성 고분자 용액의 용질과 과불소화산은 100:0.01~50의 중량비로 혼합될 수 있다. 더욱 바람직하게는 100:10~30 중량비로 혼합될 수 있다.
전도성 고분자가 화학식 3,4의 폴리아닐린인 경우, 화학식 3, 4의 폴리아닐린 단위체와 상기 화학식 1의 과불소화산은 100:0.01~50의 중량비로 혼합될 수 있고, 더욱 바람직하게는 100:10~30 중량비로 혼합될 수 있다.
전도성 고분자 용액에 과불소화산을 혼합하여 박막을 제조하는 경우, 과불소화산을 전도성 고분자의 중량비에 알맞게 조절하여 혼합할 수 있다. 즉 과불소화산을 상기 범위로 혼합하여 이용하는 경우, 도핑시에 생기는 전도성 고분자의 구조에 라디칼 양이온과 같은 폴라론 밴드가 비편재화 됨으로써 고분자 사슬 내에서 전자가 잘 흐를 수 있는 도핑 레벨로 효과적으로 조절될 수 있다. 이에 따라, 제조되는 박막의 전기전도도 및 장기안정성을 획기적으로 개선할 수 있다.
상기 기재(기판 또는 모재)는 실리콘 웨이퍼, 유리판, PET 플라스틱 기판, 종이 및 금속기판으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 유리, 실리콘 웨이퍼 등뿐만 아니라 플렉서블한 PET 기판에서도 박막이 잘 형성될 수 있다.
상기 전도성 고분자 용액의 용매는 물, 메타크레졸, 테트라하이드로퓨란 또는 클로로포름일 수 있다.
상기 박막은 스핀 코팅법 또는 닥터 블레이드 법 등으로 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전도성 고분자 등 위에서 설명한 것과 동일한 부분은 생략한다.
또한 본 발명은, 상기 화학식 1로 표시되는 과불소화산으로 처리한 전도성 고분자 박막으로 이루어진 투명전극소재를 제공한다. 전도성 고분자 등 위에서 설명한 것과 동일한 부분은 생략한다.
또한 본 발명은 전도성 고분자 용액을 기재 상에 코팅하여 박막을 형성한 후, 상기 화학식 1로 표시되는 과불소화산으로 처리하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 전기 전도도 안정화 방법을 제공한다.
아울러 본 발명은 전도성 고분자 용액에 상기 화학식 1로 표시되는 과불소화산을 혼합한 후, 기재 상에 코팅하여 박막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 전기 전도도 안정화 방법을 제공한다.
또한 전도성 고분자 및 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산을 포함하여 구성되는, 전도성 고분자 박막 제조용 조성물을 제공한다. 상기 조성물에는 전도성 고분자와 과불소화산이 100:0.01~50의 중량비로 포함될 수 있다. 전도성 고분자가 폴리아닐린 에머랄딘 염기일 때, 폴리아닐린 에머랄딘 염기와 과불소화산은 100:5~30의 중량비로 포함될 수 있다. 전도성 고분자 등 위에서 설명한 것과 동일한 부분은 생략한다.
본 발명에 따르면 양친성 분자 구조를 가진 과불소화산 도펀트를 적용함으로 써 전도성 고분자 박막의 전기전도도를 획기적으로 향상시키고 이를 장기간 유지할 수 있다. 본 발명에 따른 과불소화산은 탄소사슬에 수소 대신에 불소원자가 치환되어 초소수성 성질을 가진다. 또한 사슬 말단에 술폰산, 인산, 카르복시산과 같은 친수성기가 치환된 양친성 단량체 화합물로서 자발 배향될 수 있는 구조를 가지고 있다. 또한 본 발명에 따른 과불소화산은 전도성 고분자에 비해 분자량이 적어서 전도성 고분자에 상대적으로 침투하기도 쉬워 분자 전체에 비편재화된 형태로 골고루 도핑이 가능하다. 일반적으로 과불소화 화합물은 고유한 성질로 초발수성 및 내화학성을 가진다. 초소수성의 과불소화된 탄화수소 화합물은 물과 기름 성분을 밀어낼 수 있으며 화학적 안정성이 매우 큰 고유의 성질로 인하여 초발수용 코팅 재료에 응용된다. 과불소화산은 전기음성도가 가장 큰 F 원자가 치환되어 전자를 끌어당기는 유도효과로 인하여 술폰산 등의 산성도 및 유전상수가 커지게 된다. 따라서 과불소화산은 전도성 고분자를 효과적으로 양이온 도핑시켜 전기전도도를 획기적으로 높일 수 있다. 또한 과불소화산이 전도성 고분자에 도핑되면 자발 배향된 초소수성의 알킬 사슬 때문에 물이나 화학물질을 효과적으로 막을 수 있어서 공기 중에 장기간 보관하거나 다양한 유기산 및 염기 조건에서도 전기전도도 감소가 일어나지 않는 공기안정성 및 화학안정성을 부여할 수 있다.
또한 본 발명에 따라 제조되는 전도성 고분자의 박막은 각종 디스플레이, OLED, 태양전지 정공 수송층 등 수많은 유기전자재료에 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 소재는 고전도성, 높은 투과도 및 장기안정성이 확보될 수 있어 ITO 소재를 대체하여 투명전극 소재로 사용될 수 있다.
도 1은 전도성 고분자 PEDOT/PSS에 과불소화산을 도핑시켜 생성된 자발배향 층구조를 나타내는 모식도이다 (n은 6).
도 2는 실시예 1에 따른 전도성 고분자 박막의 이미지이다: (a) 유리기판 (스핀 코팅 전) (b) 전도성 고분자 용액 스핀 코팅 후 (c) 과불소화산 처리 후
도 3은 실시예 3에 따른 전도성 고분자 박막의 이미지이다: (a) 스핀 코팅 전 (b) 과불소화산 처리 후 (c) 전도성 고분자 용액 스핀 코팅 후
도 4는 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 전도성 고분자 박막의 전기전도도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 2에 따른 전도성 고분자 박막의 UV 스펙트럼 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 2에 따른 전도성 고분자 박막의 적외선 스펙트럼 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 전도성 고분자 박막의 라만 스펙트럼 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 전도성 고분자 박막의 투과도를 비교한 그래프이다.
도 9는 비교예 3에 따른 전도성 고분자 박막의 전기전도도를 나타내는 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예를 통하여 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명하는 실시예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예에 의해 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
실시예 1: 과불소화산 ( PFOSA : 탄소수 8)이 도핑된 PEDOT / PSS 박막의 제조
PEDOT:PSS 수용액(Clevious사)을 0.45 mm의 필터를 사용하여 여과하여 고체상의 미세 입자를 제거한 후 유리 혹은 투명 기판에 스핀 코팅하여 균일한 필름상태로 만들었다. 박막의 전기전도도는 1 S/cm 정도를 나타내었다. 그 후, 과불화소산(perfluorinated octane sulfonic acid: PFOSA 40% in water) 수용액을 도포 처리한 다음 100 ℃로 20분 동안 가열하여 도핑하였다(도 2 참조). 도핑된 박막은 증류수 및 에탄올 용매로 세척하여 건조시킨 후 전기전도도를 측정하였다. 4500 S/cm 정도의 전기전도도를 나타내는 것으로 확인되었다.
실시예 2: 과불소화산이 도핑된 PEDOT / PSS 박막의 제조( PEDOT:PSS 조성물)
PEDOT:PSS 1ml에 과불소화산(PFOSA) 15 wt/v% 수용액을 혼합하여 초음파 세척기로 30분간 처리하였다. 이 용액을 0.45 mm 필터를 사용하여 여과한 다음 유리 혹은 투명기판에 스핀코팅하여 균일한 필름을 제조한 다음 100 ℃로 5분 동안 가열하여 박막을 완성하였다.
실시예 3: 과불소화산이 도핑된 t- Boc - 폴리아닐린 고전도성 박막 제조
t- Boc - 폴리아닐린의 제조
500 ㎎의 폴리아닐린(에머랄딘 염기)을 NMP 50 ㎖에 충분한 시간 동안 녹인 후, 1.3g의 DMAP(4-DIMETHYLAMINOPYRIDINE)을 넣고, 곧바로 D-t-Boc(Di-tert-butyl dicarbonate) 2.47 ㎖를 넣었다. 이때 D-t-Boc은 액체 상태에서 천천히 한 방울씩 떨어뜨렸다. D-t-Boc이 1.5 ㎖ 이상 들어가게 되면 용액의 색이 청색에서 갈색으로 변한다. D-t-Boc을 넣어준 후 1~2시간 정도 교반시켜 반응시킨 용액을 헥산에 침전시켰다. 침전 방법으로, 과량의 헥산을 비커에서 교반시키면서, D-t-Boc을 넣어준 후 1~2시간 정도 교반시켜 반응시킨 용액을 천천히 한방울씩 떨어뜨리는 방법을 사용하였다. 한 방울씩 떨어뜨리게 되면 비커 바닥으로 눌어붙는 것을 볼 수 있고 용액을 모두 침전시킨 후에 헥산을 제거하였다. 비커의 바닥에 원하는 물질이 눌어붙어 있는 상태에서 메탄올을 500 ㎖ 정도 넣어준 후 교반시키고 다시 메탄올을 제거하였다. 이를 2~3회 반복한 후, 남아 있는 물질을 클로로포름에 녹여주고 여과하여 용매에 녹아있는 상태의 t-Boc-폴리아닐린 600.5 ㎎을 제조하였다.
t- Boc - 폴리아닐린 고전도성 박막 제조
t-Boc-폴리아닐린 50 ㎎을 1 ㎖의 클로로포름에 용해시킨 다음 10분 동안 초음파 처리한 후 0.45 mm의 필터를 사용하여 여과하여 조성물 용액을 제조하였다. 조성물 용액을 유리판에 스핀코팅하여 박막을 제조하였다. 박막제조 후, PFOSA 30wt% 수용액을 도포 처리한 다음 100 ℃로 5분 간 가열하여 도핑하였다. 도핑된 박막은 증류수 및 에탄올 용매로 세척하여 건조시킨 후 전기전도도를 측정하였다. 측정 결과 200 S/cm 정도의 전기전도도를 나타내었다 (도 3 참조).
실시예 4: 과불소화산이 도핑된 폴리아닐린 박막의 제조
폴리아닐린 에머랄딘 염기 1g을 메타크레졸 용매에 대하여 2vol%로 혼합한 후 PFOSA 30wt% 수용액 1.5 mL을 첨가하여 초음파 처리하여 박막제작용 조성물을 제조하였다. 그 후 용액을 스핀코팅하여 박막을 제조한 다음 100 ℃로 5분 간 가열하여 가열하였다. 도핑된 박막은 300 S/cm 정도의 전기전도도를 나타내었다
비교예 1: 황산이 도핑된 PEDOT / PSS 박막의 제조
도핑제로 황산 수용액을 사용하였고, 나머지 과정은 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 황산이 도핑된 PEDOT/PSS 박막을 제조하였다.
비교예 2: 도핑단계가 포함되지 않은 PEDOT / PSS 박막의 제조
도핑 단계를 제외하고, 나머지 과정은 나머지 과정은 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 PEDOT/PSS 박막을 제조하였다.
비교예 3: 과불소화산 (CF 3 - SO 3 H ))이 도핑된 PEDOT / PSS 박막의 제조
PEDOT:PSS 수용액(Clevious사)을 0.45 mm의 필터를 사용하여 여과하여 고체상의 미세 입자를 제거한 후 유리 혹은 투명 기판에 스핀 코팅하여 균일한 필름상태로 만들었다. 그 후, CF3-SO3H 과불소화산 수용액을 각각 도포 처리한 다음 100 ℃로 20분 동안 가열하여 도핑하였다. 도핑된 박막은 증류수 및 에탄올 용매로 세척하여 건조시켜 전기전도도를 측정하였다. 초기 전기전도도 값은 높았으나, 시간이 지날수록 급격히 감소되는 것으로 확인되었다(도 9). CF3-SO3H의 경우 사슬길이가 짧고 끓는점이 낮아 PEDOT 고분자에 효과적으로 도핑되기 어렵기 때문에 이러한 결과가 나타나는 것으로 판단된다.
실험예 1: PEDOT / PSS 고전도성 박막의 장기안정성 테스트
실시예 1에 따라 제조된 박막을 공기 중에 보관하면서 시간이 경과됨에 따라 전기전도도 변화를 관찰하고 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 4에서 나타내는 바와 같이, 실시예 1에 따른 박막의 경우 한 달 이상 전도도가 감소하지 않고 유지되는 것으로 확인되었다. 하지만, 비교예 1에서처럼 황산으로 처리된 샘플의 경우 초기에는 전기전도도가 높게 유지되지만 장기 안정성이 시간에 따라 급격히 감소됨이 확인되었는 바, 과불소화산이 장기안정성을 부여하는 도펀트로 작용함을 알 수 있다.
실험예 2: PEDOT / PSS 고전도성 고분자 박막의 전기적 특성 분석
실시예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 고분자 박막의 전기적 특성을 분석하고 그 결과를 도 5(자외선 스펙트럼), 도 6(적외선 스펙트럼), 도 7(라만 스펙트럼) 및 도 8(투과도)에 나타내었다. 도 5에서 나타내는 바와 같이, 230 nm 영역에서 나타나는 PSS흡수 밴드가 도핑 후 세척과정에서 제거되어 감소되었다는 것이 확인되었는 바, 과불소산 도핑에 의해 PEDOT:PSS에서 교환반응이 일어난 것으로 판단된다. 또한 도 6에서 나타내는 바와 같이, 1280 cm-1 위치에서 전형적인 과불소화술폰산 피크가 확인되었다. 이는 PEDOT:PSS 전도성 고분자에 과불소화산이 도핑되어 있음을 의미한다. 또한, PEDOT/PSS의 산화상태가 벤즈오이드 (Benzoid) 구조에서 퀴노이드 (Quinoid) 구조로 산화되어 도핑이 효과적으로 일어나는 것으로 확인되었다(도 7). 투과도 분석 결과(도 8), 실시예 1에 따른 박막의 경우, 가시광선 영역에서 투과도도 현저히 증가(95%)되는 것으로 확인되었는 바, ITO와 같은 투명전극 소재로 충분히 대체가 가능할 것으로 판단된다.

Claims (14)

  1. 전도성 고분자 용액을 기재 상에 코팅하여 박막을 형성한 후, 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산으로 처리하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
    [화학식 1]
    CF3-(CF2)n-A
    상기 화학식에서,
    n은 3 ~ 20이고, A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1의 n은 4 ~ 9인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 과불소화산으로 처리하는 단계는 과불소화산 수용액을 박막에 도포한 후 80 ~ 120 ℃에서 2 ~ 60분 동안 가열하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 과불소화산 수용액의 농도는 10 ~ 50wt/v%인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
  5. 전도성 고분자 용액에 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산을 혼합한 후, 기재 상에 코팅하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
    [화학식 1]
    CF3-(CF2)n-A
    상기 화학식에서,
    n은 3 ~ 20이고, A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 화학식 1의 n은 4 ~ 9인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 기재는 실리콘 웨이퍼, 유리판, PET 플라스틱 기판, 종이 및 금속기판으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막의 제조방법.
  8. 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산으로 처리된 전도성 고분자 박막으로 이루어진 투명전극소재.
    [화학식 1]
    CF3-(CF2)n-A
    상기 화학식에서,
    n은 3 ~ 20이고, A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 고분자는 PEDOT-PSS, 폴리아닐린 또는 폴리 피롤인 것을 특징으로 하는 투명전극소재.
  10. 전도성 고분자 용액을 기재 상에 코팅하여 박막을 형성한 후, 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산으로 처리하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 전기 전도도 안정화 방법.
    [화학식 1]
    CF3-(CF2)n-A
    상기 화학식에서,
    n은 3 ~ 20이고, A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
  11. 전도성 고분자 용액에 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산을 혼합한 후, 기재 상에 코팅하여 박막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 전도성 고분자 박막의 전기 전도도 안정화 방법.
    [화학식 1]
    CF3-(CF2)n-A
    상기 화학식에서,
    n은 3 ~ 20이고, A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
  12. 전도성 고분자 및 하기 화학식 1로 표시되는 과불소화산을 포함하여 구성되는, 전도성 고분자 박막 제조용 조성물.
    [화학식 1]
    CF3-(CF2)n-A
    상기 화학식에서,
    n은 3 ~ 20이고, A는 SO3H, OPO3H 또는 CO2H임.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, 폴리아닐린 또는 폴리 피롤인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막 제조용 조성물.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 전도성 고분자와 과불소화산은 100:0.01~50의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 박막 제조용 조성물.
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