KR20180007209A - 전도성 투명전극 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전도성 투명전극 및 이의 제조 방법 Download PDF

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김병준
안원민
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한국기계연구원
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Abstract

전도성 투명전극과 그 제조방법에 관한 것으로, 금속 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어 층; 나노 와이어 층 상에 형성되고, 금속을 포함하는 금속 층; 및 금속 층 상에 형성되고, 상기 금속 층에 포함되는 금속의 산화물 또는 질화물을 포함하는 산/질화 금속 층을 포함하는 전도성 투명전극을 제공한다.

Description

전도성 투명전극 및 이의 제조 방법{TRANSPARENT ELECTRODE AND ITS FABRICATION METHOD}
전도성 투명전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
투명전극 재료는 평판디스플레이 및 태양전지 등과 같은 소자에서 투명전극으로 사용되고 있는 물질을 통칭하며, 투명전극은 가시영역에서 투과율이 높고, 전기전도성이 우수해야 한다. 지금까지는 이들을 위한 소재로서, 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)이 주로 사용되어 왔으며, 이들은 진공 박막증착(Sputtering)을 이용하여 필름 또는 유리기판에 증착하여 투명전극으로 사용하여 왔다. 그러나, ITO 투명박막은 진공공정으로 원가가 높으며, 기재필름과의 열팽창율이 상이하여 수축율의 차이로 인한 많은 문제점들이 제기되고 있다.
따라서, 이와 같은 문제를 극복할 수 있는 새로운 대체 재료에 관해 관심이 높아지고 있으며, 이를 위해 전도성 고분자(conducting polymer), 탄소나노 튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 또는 금속나노선(metalnanowire) 등의 새로운 재료를 이용하여 투명전극 필름을 제조하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 특히, 은 나노와이어를 포함하는 금속나노선의 경우, 전기적 특성이 특히 우수하며, ITO 이상의 높은 광 투과도를 얻을 수 있어 최근 많은 각광을 받고 있다.
그러나, 나노 와이어 사이의 접촉 증가가 필요하고, 제조 과정에서 은 나노 와이어를 분산시키기 위한 분산제가 필요하며, 안정성면에서 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 다양한 물질들과 조합하는 구조를 도입하는 기술이 제안되었다.
먼저 그래핀 옥사이드(graphene oxide)와 나노 와이어를 조합하는 기술이 제안되었으나, 그래핀 옥사이드가 전도성이 없어 문제가 된다.
그래핀과 나노 와이어를 조합하는 기술이 제안되었으나, 그래핀의 제작 및 전사 과정에서 양상성이 문제되었다.
전도성 고분자인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)와 나노 와이어를 조합하는 기술이 제안되었으나, PEDOT가 산성을 띄기 때문에, 나노 와이어를 부식시키는 문제가 있다.
금속산화물과 나노와이어를 조합하는 기술이 제안되었으나, 금속 산화물과 나노 와이어 사이에 Schottey Barrier가 형성됨으로 인하여 접촉저항 문제가 있다.
전기적 안정성 및 특성이 향상된 전도성 투명전극 및 이의 형성 방법을 제공 하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, 금속 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어 층; 나노 와이어 층 상에 형성되고, 금속을 포함하는 금속 층; 및 금속 층 상에 형성되고, 금속 층에 포함되는 금속의 산화물 또는 질화물을 포함하는 산/질화 금속 층을 포함하는 전도성 투명전극을 제공한다.
금속 나노 와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
금속 나노 와이어의 평균 직경은 1 내지 500nm가 될 수 있다.
전도성 투명전극 전체 면적에 대하여, 금속 나노 와이어의 점유 면적은 1 내지 50%가 될 수 있다.
금속 층에 포함되는 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na)또는 이들의 합금이 될 수 있다.
금속 층의 두께는 1 내지 20nm일 수 있다.
산/질화 금속 층은 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도 구배가 형성되며, 금속 층에서부터 산/질화 금속 층의 표면을 향해 산소 또는 질소의 농도가 높아질 수 있다.
산/질화 금속 층의 두께는 1 내지 100nm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는, 기판을 준비하는 단계; 기판 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층을 형성하는 단계; 나노 와이어 층 상에 금속을 적층하여 금속 층을 형성하는 단계; 및 금속 층 상에 산화 금속 또는 질화 금속을 적층하여 산/질화 금속 층을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는, 기판을 준비하는 단계; 기판 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층을 형성하는 단계; 나노 와이어 층 상에 금속을 적층하는 단계; 금속의 일부를 산화 또는 질화시켜, 금속 층 및 산/질화 금속 층을 형성하는 단계;를 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법을 제공한다.
나노 와이어 층을 형성하는 단계에서, 금속 나노 와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
나노 와이어 층을 형성하는 단계에서, 금속 나노 와이어의 평균 직경은 1 내지 500nm일 수 있다.
나노 와이어 층을 형성하는 단계에서, 기판의 전체 면적에 대하여, 금속 나노 와이어의 점유 면적은 1 내지 50%가 되도록 금속 나노 와이어를 코팅할 수 있다.
금속 층을 형성하는 단계에서, 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
금속을 적층하는 단계에서, 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
나노 와이어 층 및 금속 층이 모두 금속으로 형성되므로, 완벽한 Ohmic 접촉이 이루어져, 접촉 저항이 적게 발생하게 된다.
산/질화 금속 층이 최외각에 형성되어, 열적 안정성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 전도성 투명전극의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 구현예에 의한 전도성 투명전극의 개략적인 모식도이다.
도 3은 실시예에서 제조한 기판을 200℃에서 내열성 시험한 후의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 실시예에서 제조한 기판을 250℃에서 내열성 시험한 후의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 실시예에서 제조한 기판을 300℃에서 내열성 시험한 후의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 비교예에서 제조한 기판을 200℃에서 내열성 시험한 후의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 비교예에서 제조한 기판을 250℃에서 내열성 시험한 후의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 8은 비교예에서 제조한 기판을 300℃에서 내열성 시험한 후의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예의 전도성 투명전극(100)의 모식도이다.
본 발명의 일 구현예는, 금속 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어 층(20); 나노 와이어 층(20) 상에 형성되고, 금속을 포함하는 금속 층(30); 및 금속 층(30) 상에 형성되고, 금속 층에 포함되는 금속의 산화물 또는 질화물을 포함하는 산/질화 금속 층(40)을 포함하는 전도성 투명전극(100)을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 의한 전도성 투명전극(100)은 나노 와이어 층(20) 및 금속 층(30)이 모두 금속으로 형성되므로, 금속과 금속간 완벽한 Ohmic 접촉이 이루어져, 접촉 저항이 적게 발생하게 된다.
산/질화 금속 층(40)이 최외각에 형성되어, 열적 안정성이 우수하다.
이하에서는 각 구성별로 상세히 설명한다.
나노 와이어 층(20)은 금속 나노 와이어를 포함하며, 전도성 투명전극(100)의 하부에 형성된다.
금속 나노 와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 구체적으로 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
금속 나노 와이어는 직선, 곡선, 웨이브, 또는 용수철 형태인 것일 수 있다. 다만 평탄하고 저저항의 투명전극을 구성할 수 있는 형태이면 다른 형태도 가능하고, 이에 제한하는 것은 아니다
이러한 금속 나노 와이어는 전극 또는 소자에 필요한 전류나 발생하는 열을 잘 분산시키는 역할을 한다. 또한 내부에서 생성된 빛이 나노 와이어에 의해 무작위로 반사가 일어나 빛 산란 효과도 얻을 수 있다. 이로 인해 발광 소자 내부의 빛을 외부로 추출하는 광 추출 효율을 늘릴 수 있고, 태양 전지에 있어서도 반사율을 줄일 수가 있어 흡수할 수 있는 빛이 많아진다. 이는 결국 소자 효율의 향상으로 이어진다.
금속 나노 와이어 평균 직경은 1 내지 500nm 가 될 수 있다. 이 때, 직경이란, 나노 와이어의 길이 방향으로 수직한 단면의 원 상당 직경을 의미한다.
금속 나노 와이어의 점유 면적은 전체 전도성 투명전극 면적의 1 내지 50% 인 것일 수 있다. 전술한 범위 내에서 저저항 및 고투과도 얻어낼 수 있다. 금속 나노 와이어가 점유하지 않는 면적은 금속 층(30)의 금속으로 채워질 수 있다. 더욱 구체적으로 기판의 전체 면적에 대하여, 금속 나노 와이어의 점유 면적은 3 내지 30%가 될 수 있다.
금속 층(30)은 나노 와이어 층(20) 상에 형성되고, 금속을 포함한다. 구체적으로, 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 또는 이들의 합금이 될 수 있다. 더욱 구체적으로 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn) 또는 이들의 합금이 될 수 있다. 금속 층에 포함되는 금속은 금속 나노 와이어와 다른 종류의 금속이 될 수 있다.
종래 제안된 그래핀 또는 그래핀 옥사이드와 달리 금속 층(30)은 금속을 포함하므로, 금속 나노 와이어와 완벽한 Ohmic 접촉이 이루어져, 접촉 저항이 적게 발생하게 된다
본 발명의 일 실시예에서는 금속의 종류를 다양하게 변경하여 전도성 투명전극의 용도를 다양하게 적용할 수 있다. 예컨데, 금속 층(30)으로서 몰리브덴을 사용할 경우, OLED 용 전극으로 활용할 수 있다. 금속 층(30)으로서 아연을 사용할 경우, 태양 전지용 전극으로 활용할 수 있다.
금속 층(30)의 두께는 1 내지 20nm일 수 있다. 전술한 범위 내에서 저저항 및 고투과도 얻어낼 수 있다.
산/질화 금속 층(40)은 금속 층(30) 상에 형성되고, 금속의 산화물 또는 질화물을 포함한다. 이 때 금속의 산화물 또는 질화물에서의 금속은 금속 층(30)에 포함되는 금속과 동일한 종류의 금속이 될 수 있다.
산/질화 금속 층(40)이 전도성 투명전극의 최외각에 형성되며, 외부 환경으로부터 나노 와이어 층(20) 및 금속 층(30)을 보호하게 되어, 열적 안정성이 우수하게 된다.
산/질화 금속 층(40)은 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도가 일정할 수 있으며, 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도가 다를 수도 있다. 구체적으로 산/질화 금속 층(40)은 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도 구배가 형성되며, 금속 층(30)에서부터 산/질화 금속 층(40)의 표면을 향해 산소 또는 질소의 농도가 높아질 수 있다. 이러한 농도 구배가 형성 될 경우, 전자 이동이 원활해 지고, 낮은 Schottey barrier 가 형성될 수 있다.
도 2에는 산/질화 금속 층(40)이 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도 구배가 형성된 일 예를 개략적으로 나타낸다.
산/질화 금속 층(40)의 두께는 1 내지 100nm일 수 있다. 산/질화 금속 층(40)의 두께가 너무 얇으면, 열적 안정성이 충분치 않을 수 있다. 산/질화 금속 층(40)의 두께가 너무 두꺼우면, 저항 및 투과도 면에서 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 산/질화 금속 층(40)의 두께를 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는, 기판(10)을 준비하는 단계; 기판(10) 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층(20)을 형성하는 단계; 나노 와이어 층(20) 상에 금속을 적층하여 금속 층(30)을 형성하는 단계; 및 금속 층(30) 상에 산화 금속 또는 질화 금속을 적층하여 산/질화 금속 층(40)을 형성하는 단계를 포함하는 전도성 투명전극(100) 제조 방법을 제공한다.
이하에서는 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 기판(10)을 준비한다.
기판(10)은 종이, 유리기판, 금속기판, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있으며, 기판의 재질에 관계없이 모든 기판을 사용할 수 있다.
다음으로, 기판(10) 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층(20)을 형성한다.
이 때, 금속 나노 와이어를 코팅하는 방법으로는 특별히 제한되지 아니하며 스프레이, 프린팅, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착, 또는 이들의 조합에 의해 수행되는 것일 수 있다. 예컨데, 금속 나노 와이어를 포함하는 용액을 스프레이를 통해 코팅하고, 용매를 제거하는 방식으로 가능하다.
금속 나노 와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni) 텅스텐(W), 철(Fe) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
금속 나노 와이어는 직선, 곡선, 웨이브, 또는 용수철 형태인 것일 수 있다. 다만 평탄하고 저저항의 투명전극을 구성할 수 있는 형태이면 다른 형태도 가능하고, 이에 제한하는 것은 아니다
금속 나노 와이어 평균 직경은 1 내지 500nm 가 될 수 있다. 이 때, 직경이란, 나노 와이어의 길이 방향으로 수직한 단면의 원 상당 직경을 의미한다.
기판의 전체 면적에 대하여, 금속 나노 와이어의 점유 면적은 1 내지 50%가 되도록 금속 나노 와이어를 코팅할 수 있다. 전술한 범위 내에서 저저항 및 고투과도 얻어낼 수 있다. 금속 나노 와이어가 점유하지 않는 면적은 금속 층(30) 형성을 위한 금속 적층 시, 금속으로 채워질 수 있다. 더욱 구체적으로 기판의 전체 면적에 대하여, 금속 나노 와이어의 점유 면적은 3 내지 30%가 되도록 금속 나노 와이어를 코팅할 수 있다.
다음으로, 나노 와이어 층(20) 상에 금속을 적층하여 금속 층(30)을 형성한다. 금속을 적층하는 방법으로는 특별히 제한되지 아니하며, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 또는 이들의 조합에 의해 수행되는 것일 수 있다.
금속 층을 형성하는 단계에서, 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na)또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 구체적으로 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 금속은 금속 나노 와이어와 다른 종류의 금속이 될 수 있다.
종래 제안된 그래핀 또는 그래핀 옥사이드와 달리 금속 층(30)은 금속을 포함하므로, 금속 나노 와이어와 완벽한 Ohmic 접촉이 이루어져, 접촉 저항이 적게 발생하게 된다
본 발명의 일 실시예에서는 금속의 종류를 다양하게 변경하여 전도성 투명전극의 용도를 다양하게 적용할 수 있다. 예컨데, 금속 층(30)으로서 몰리브덴을 사용할 경우, OLED 용 전극으로 활용할 수 있다. 금속 층(30)으로서 아연을 사용할 경우, 태양 전지용 전극으로 활용할 수 있다.
다음으로, 금속 층(30) 상에 산화 금속 또는 질화 금속을 적층하여 산/질화 금속 층(40)을 형성한다. 이 때 산화 금속 또는 질화 금속에서의 금속은 금속 층(30)에 포함되는 금속과 동일한 종류의 금속이 될 수 있다.
산화 금속 또는 질화 금속을 적층하는 방법으로는 특별히 제한되지 아니하며, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 또는 이들의 조합에 의해 수행되는 것일 수 있다. 이러한 방법으로 적층할 시, 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도가 일정한 산/질화 금속 층(40)이 형성된다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는, 기판(10)을 준비하는 단계; 기판(10) 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층(20)을 형성하는 단계; 나노 와이어 층(20) 상에 금속을 적층하는 단계; 금속의 일부를 산화 또는 질화시켜, 금속 층(30) 및 산/질화 금속 층(40)을 형성하는 단계;를 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법을 제공한다.
기판(10)을 준비하는 단계; 기판(10) 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층(20)을 형성하는 단계 및 나노 와이어 층(20) 상에 금속을 적층하는 단계는 전술한 것과 동일하므로, 반복되는 설명을 생략한다.
금속의 일부를 산화 또는 질화시켜, 금속 층(30) 및 산/질화 금속 층(40)을 형성하게 된다. 금속을 산화 또는 질화시키는 방법으로는 열, 플라즈마, 전기를 가하는 방식으로 수행할 수 있다. 이처럼 금속의 일부를 산화 또는 질화 시킴으로써, 산/질화 금속 층(40)의 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도 구배를 자연스럽게 형성할 수 있다. 구체적으로 농도 구배는 금속 층(30)에서부터 산/질화 금속 층(40)의 표면을 향해 산소 또는 질소의 농도가 높아질 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 - AgNW / Ni / NiO
먼저, 유리기판을 준비하고, 유리기판의 상면에 은 나노와이어 용액(나노픽시스, 0.1 wt% 이소프로필알콜에 분산)을 스프레이 공정을 통해 코팅하였다. 코팅 시 유량은 200 ㎕/min 이었고, 유리기판의 온도는 상온이며, 노즐과 기판 간의 거리는 40mm로 조절하였으며, 2회 코팅하였다.
이후, 이소프로필알콜을 제거한 후, 진공 챔버 내에서 니켈을 스퍼터링을 통해 20nm 두께로 증착하였다. 이후, 진공 챔버 내에서 플라즈마를 가하여 니켈 일부를 산화 시켜 최종적으로 전도성 투명전극을 제조하였다.
비교예 1 - AgNW
유리기판을 준비하고, 유리기판의 상면에 은 나노와이어 용액(나노픽시스, 0.1 wt% 이소프로필알콜에 분산)을 스프레이 공정을 통해 코팅하였다. 코팅 시 유량은 200 ㎕/min 이었고, 유리기판의 온도는 상온이며, 노즐과 기판 간의 거리는 40mm로 조절하였으며, 2회 코팅하였다.
이후, 이소프로필알콜을 제거하여 전도성 투명전극을 제조하였다.
비교예 2 - AgNW / Ni
먼저, 유리기판을 준비하고, 유리기판의 상면에 은 나노와이어 용액(나노픽시스, 0.1 wt% 이소프로필알콜에 분산)을 스프레이 공정을 통해 코팅하였다. 코팅 시 유량은 200 ㎕/min 이었고, 유리기판의 온도는 상온이며, 노즐과 기판 간의 거리는 40mm로 조절하였으며, 2회 코팅하였다.
이후, 이소프로필알콜을 제거한 후, 진공 챔버 내에서 니켈을 스퍼터링을 통해 20nm 두께로 증착하여 최종적으로 전도성 투명전극을 제조하였다.
실험예
실험예 1 : 면저항 측정
4-point-probe (MCP-T600, Mitsubishi Chemical Corporation)을 사용하여 면저항을 측정하였다.
면저항 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
면저항(Ω/□)
실시예 23.7
비교예 1 52.1
비교예 2 22.4
표 1에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 투명전극은 나노 와이어 단층으로 구성한 전도성 투명전극에 비해 저항 면에서 우수함을 확인할 수 있다. 또한 은 나노 와이어/니켈 2층으로 구성한 전도성 투명전극에 비해서는 거의 대응한 저항을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 2 : 내열성 측정
실시예, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 전도성 투명전극을 200℃, 250℃, 300℃에서 열처리하고, 열처리 전 후의 면저항을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
또한, 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 전도성 투명전극의 투과도를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
또한, 실시예에서 제조한 전도성 투명전극을 200℃, 250℃, 300℃에서 열처리한 후, 주사 전자 현미경 사진을 도 3 내지 도 5에 나타내었고, 비교예 1에서 제조한 전도성 투명전극을 200℃, 250℃, 300℃에서 열처리한 후, 주사 전자 현미경 사진을 도 6 내지 도 8에 나타내었다.
도 3 내지 도 5에서 나타나듯이, 실시예에서 제조한 전도성 투명전극은 나노 와이어가 변형 없이, 그 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 6 내지 도 8에 나타나듯이, 비교예 1에서 제조한 전도성 투명전극은 은 나노 와이어의 일부가 손상되어, 내열성에 취약함을 확인할 수 있다.
200℃ 250℃ 300℃ 투과도(%)
열처리 전 열처리 후 열처리 전 열처리 후 열처리 전 열처리 후
실시예 22.2 Ω/□ 24.0 Ω/□ 24.0 Ω/□ 26.5 Ω/□ 22.6 Ω/□ 34.3 Ω/□ 91.8
비교예 1 45.4 Ω/□ 56.0 Ω/□ 58.0 Ω/□ 측정 불가 62.0 Ω/□ 측정 불가 92.5
비교예 2 20.1 Ω/□ 21.3Ω/□ 22.8Ω/□ 26.4 Ω/□ 23.1 Ω/□ 34.4Ω/□ 51
표 2에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 투명전극은 은 나노 와이어 단층으로 구성한 전도성 투명전극에 비해 내열성 면에서 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 투명전극은 은 나노 와이어 및 니켈 층으로 구성한 전도성 투명 전극에 비해 투과도 면에서 우수함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 전도성 투명전극, 10 : 기판,
20 : 나노 와이어 층, 30 : 금속 층,
40 : 산/질화 금속 층

Claims (15)

  1. 금속 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어 층;
    상기 나노 와이어 층 상에 형성되고, 금속을 포함하는 금속 층; 및
    상기 금속 층 상에 형성되고, 상기 금속 층에 포함되는 금속의 산화물 또는 질화물을 포함하는 산/질화 금속 층
    을 포함하는 전도성 투명전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe) 또는 이들의 합금을 포함하는 전도성 투명전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 와이어의 평균 직경은 1 내지 500nm인 전도성 투명전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 투명전극 전체 면적에 대하여, 상기 금속 나노 와이어의 점유 면적은 1 내지 50%인 전도성 투명전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 층에 포함되는 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 또는 이들의 합금을 포함하는 전도성 투명전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 층의 두께는 1 내지 20nm인 전도성 투명전극.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산/질화 금속 층은 두께 방향으로 산소 또는 질소의 농도 구배가 형성되며, 상기 금속 층에서부터 산/질화 금속 층의 표면을 향해 산소 또는 질소의 농도가 높아지는 전도성 투명전극.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 산/질화 금속 층의 두께는 1 내지 100nm인 전도성 투명전극.
  9. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층을 형성하는 단계;
    상기 나노 와이어 층 상에 금속을 적층하여 금속 층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 층 상에 산화 금속 또는 질화 금속을 적층하여 산/질화 금속 층을 형성하는 단계
    를 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법.
  10. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 금속 나노 와이어를 코팅하여 나노 와이어 층을 형성하는 단계;
    상기 나노 와이어 층 상에 금속을 적층하는 단계;
    상기 금속의 일부를 산화 또는 질화시켜, 금속 층 및 산/질화 금속 층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 나노 와이어 층을 형성하는 단계에서,
    상기 금속 나노 와이어는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe) 또는 이들의 합금을 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 나노 와이어 층을 형성하는 단계에서,
    상기 금속 나노 와이어의 평균 직경은 1 내지 500nm인 전도성 투명전극 제조 방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 나노 와이어 층을 형성하는 단계에서,
    상기 기판의 전체 면적에 대하여, 상기 금속 나노 와이어의 점유 면적은 1 내지 50%가 되도록 금속 나노 와이어를 코팅하는 전도성 투명전극 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 금속 층을 형성하는 단계에서,
    상기 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 또는 이들의 합금을 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 금속을 적층하는 단계에서,
    상기 금속은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 철(Fe), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na)또는 이들의 합금을 포함하는 전도성 투명전극 제조 방법.
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