WO2017034078A1 - Tio2/ag/tio2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법 - Google Patents

Tio2/ag/tio2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017034078A1
WO2017034078A1 PCT/KR2015/011744 KR2015011744W WO2017034078A1 WO 2017034078 A1 WO2017034078 A1 WO 2017034078A1 KR 2015011744 W KR2015011744 W KR 2015011744W WO 2017034078 A1 WO2017034078 A1 WO 2017034078A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tio
thickness
transparent electrode
layer
metal layer
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/011744
Other languages
English (en)
French (fr)
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
Publication of WO2017034078A1 publication Critical patent/WO2017034078A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 TiO2/Ag/TiO2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명전극에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, Ag 금속층; 및 상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 TiO2층을 포함하는 플렉시블 투명전극으로서, 상기 Ag 금속층의 두께는 11 nm 내지 25 nm이며, 상기 TiO2층의 두께는 20 nm 내지 80 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명전극에 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

TIO2/AG/TIO2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
본 발명은 TiO2/Ag/TiO2 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.
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 TiO2/Ag/TiO2 다층 구조의 경우, ITO에 비견할 만큼 높은 투과도를 나타내고, 낮은 면저항값을 가지며, 고온 열처리 과정이 필요 없기 때문에 폴리머 기판에 그대로 적용가능하다는 등 다양한 장점을 갖는다.
따라서, Ag 중간층 두께에 따른 TiO2/Ag/TiO2 박막의 광학적 특성 변화에 대한 연구가 개시된 바 있으며 (비특허문헌 1), 실온에서 스퍼터링 방법에 의해서 유연성 기판 상에 증착된 고품질 투명 TiO2/Ag/TiO2 복합체 전극 필름에 관한 연구도 개시된 바 있다 (비특허문헌 2).
그러나, 이러한 TiO2/Ag/TiO2 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
비특허문헌 1: 김소영 등, Ag 중간층 두께에 따른 TiO2/Ag/TiO2 박막의 광학적 특성 변화, 열처리공학회지, 제28권 제2호(2015)
비특허문헌 2: Aritra Dhar and T. L. Alford, High quality transparent TiO2/Ag/TiO2 composite electrode films deposited on flexible substrate at room temperature by sputtering,
따라서, 본 발명에서는 TiO2/Ag/TiO2 다층 구조를 플렉시블 투명 전극에 적용하기 위해서 필수적으로 만족하여야 하는 광투과도, 면저항값 및 유연성 등의 특성들을 종합적으로 만족시키는 TiO2/Ag/TiO2 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 TiO2층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서,
상기 Ag 금속층의 두께는 11 nm 내지 25 nm이며,
상기 TiO2층의 두께는 20 nm 내지 80 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 TiO2층의 두께는 각각 40 nm일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:7일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 두께의 비율은 1:2일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 플렉시블 투명 전극은 가시광선 파장대역에서 80% 이상의 광투과도를 갖고, 10 Ω/sq. 이하의 면저항값 및 1 이상의 성능 지수 (figure of merit)를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층 및 상기 TiO2층은 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 TiO2층을 20 nm 내지 80 nm의 두께로 형성하는 단계;
b) 상기 TiO2층 상에 Ag 금속층을 11 nm 내지 25 nm의 두께로 형성하는 단계; 및
c) 상기 Ag 금속층 상에 다시 TiO2층을 20 nm 내지 80 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 TiO2층의 두께는 각각 40 nm일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:7일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 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 1a 및 1b는 실시예 1에 따른 투명 전극과 (1a), 종래 통상적인 ITO 전극 (1b)에 대한 굽힘 테스트 사진 및 그 결과를 그래프로 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 실시예 1에 따른 샘플들 및 상용 ITO 전극 (두께 100 nm)에 대해서, 폴리머 및 글라스 기판을 베이스로 삼아서 200 nm ~ 1100 nm에서 각각 투과도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 따른 전극 및 상용 ITO 전극 (두께 100 nm)의 성능 지수를 PET 기판 상에서 산출한 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따른 전극 및 상용 ITO 전극의 전기적 특성을 비교한 결과를 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 TiO2/Ag/TiO2 다층 구조의 투명 전극은 광투과도가 우수하고, 면저항값이 낮으며, 제조과정에 고온 열처리를 필요로 하지 않는다는 다양한 장점을 갖는다.
이러한 TiO2/Ag/TiO2 다층 구조의 투명 전극은 대면적화가 용이하며, 대면적화를 위해서는 면저항값을 최소한으로 낮추되, 동시에 광투과도의 저하를 방지해야 하는 필요성이 절실하다. 그러나, TiO2/Ag/TiO2 다층 구조 투명 전극의 잘 알려진 단점 중의 하나는 ITO에 비해서 면저항값은 낮지만, TiO2층과 TiO2층 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, TiO2층 및 Ag층의 두께가 소정 범위 내로 조절되는 경우, 또한 TiO2층과 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 TiO2층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서,
상기 Ag 금속층의 두께는 11 nm 내지 25 nm이며,
상기 TiO2층의 두께는 20 nm 내지 80 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극을 제공한다.
본 발명에서는 TiO2/Ag/TiO2 다층 구조 중, Ag 금속층의 두께를 11 nm 내지 25 nm로, TiO2층의 두께를 20 nm 내지 80 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, TiO2층의 두께를 40 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 TiO2층의 두께 비율 역시 소정 범위에 존재하여야 하는 바, 이는 1:1 내지 1:7 비율의 범위 내에 존재하는 것이 바람직하며, 특히 약 1:2의 비율인 경우 가장 바람직하다.
전술한 두께 범위 및 두께 비율을 만족하는 경우, 본 발명에 따른 플렉시블 투명 전극은 가시광선 파장대역에서 80% 이상의 광투과도를 갖고, 10 Ω/sq. 이하의 면저항값 및 1 이상의 성능 지수 (figure of merit)를 갖게 된다.
본 발명에 따른 TiO2/Ag/TiO2 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 TiO2층을 20 nm 내지 80 nm의 두께로 형성하는 단계;
b) 상기 TiO2층 상에 Ag 금속층을 11 nm 내지 25 nm의 두께로 형성하는 단계; 및
c) 상기 Ag 금속층 상에 다시 TiO2층을 20 nm 내지 80 nm의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, Ag 금속층 및 TiO2층의 두께, 또한 두 층 사이의 두께 비율은 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, Ag 금속층과 TiO2층의 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. 본 발명에 따른 투명 전극의 제조
PET 재질의 유연성 기판을 세척하고, 상기 기판 상에 상온에서 rf 스퍼터링 방법을 사용하여 TiO2 박막을 40 nm의 두께로 증착하였다. TiO2 타겟은 고온소결에 의해서 제조된 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 TiO2 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 40 nm 두께의 TiO2 박막을 증착하였다. 한편, 동일한 방법에 의해서 투명 전극을 제조하되, TiO2층의 두께를 각각 10, 20, 30, 50 및 70 nm로 달리 적층한 투명 전극을 함께 제조하였다.
평가예 1. 굽힘 테스트
실시예 1에 따라서 제조된 투명 전극 (TiO2층의 두께 40 nm)과 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 1a (실시예 1) 및 1b (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 1a 및 1b를 참조하면, 실시예 1에 따른 전극은 종래 통상적인 ITO 전극과 유사한 정도의 굽힘 테스트 결과를 나타내었으며, 저항 변화율이 거의 일정하게 유지되었다.
평가예 2. 전기적 특성 측정
실시예 1에 따라서 제조된 투명 전극 (TiO2층의 두께 40 nm) 및 종래 통상적인 ITO 전극에 대해서 캐리어 농도 (carrier concentration), 이동도 (mobility), 비저항 (resistivity) 및 면저항 (sheet resistance)를 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 도시하였다.
도 4를 참조하면, 실시예 1에 따른 샘플의 비저항값 및 면저항값은 종래 통상적인 ITO 전극 (열처리 전)에 비해서 월등하게 낮으며, 이동도는 종래 통상적인 ITO 전극 보다 약간 낮은 값을 나타내고, 캐리어 농도는 월등하게 높은 값을 나타낸다는 사실을 알 수 있다.
평가예 3. 투과도 측정
실시예 1에 따른 샘플들 및 상용 ITO 전극 (두께 100 nm)에 대해서, 폴리머 및 글라스 기판을 베이스로 삼아서 200 nm ~ 1100 nm에서 각각 투과도를 측정하였으며, 그 결과를 각각 도 2a (40 nm TiO2층 두께를 갖는 실시예 1에 따른 전극 및 상용 ITO 전극을 폴리머 기판 베이스로 측정) 및 도 2b (실시예 1에 따른 6가지 전극을 글라스 기판 베이스로 측정, 순수 Ag 전극의 투과도도 함께 측정)에 도시하였다.
도 2a를 참조하면, 실시예 1에 따른 샘플은 가시광선 영역에서는 상용 ITO에 버금가는 투과도를 나타냄을 알 수 있다. 또한, 도 2b를 참조하면, 샘플들의 투과도는 가시광선 영역에서 TiO2층의 두께가 증가할수록 감소하는 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, 40 nm TiO2층 두께를 갖는 실시예 1에 따른 전극 및 상용 ITO 전극 (두께 100 nm)의 성능 지수를 PET 기판 상에서 산출한 결과를 도 3에 도시하였다.
도 3을 참조하면, 실시예 1에 따른 샘플은 상용 ITO 보다도 그 성능 지수 면에서 70 가까이 더 높은 값을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. Ag 금속층; 및
    상기 Ag 금속층의 상면 및 하면에 각각 적층된 TiO2층을 포함하는 플렉시블 투명 전극으로서,
    상기 Ag 금속층의 두께는 11 nm 내지 25 nm이며,
    상기 TiO2층의 두께는 20 nm 내지 80 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 TiO2층의 두께는 각각 40 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 두께는 1:1 내지 1:7인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 두께는 1:2인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블 투명 전극은 가시광선 파장대역에서 80% 이상의 광투과도를 갖고, 10 Ω/sq. 이하의 면저항값 및 1 이상의 성능 지수 (figure of merit)를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Ag 금속층 및 상기 TiO2층은 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 TiO2층을 20 nm 내지 80 nm의 두께로 형성하는 단계;
    b) 상기 TiO2층 상에 Ag 금속층을 11 nm 내지 25 nm의 두께로 형성하는 단계; 및
    c) 상기 Ag 금속층 상에 다시 TiO2층을 20 nm 내지 80 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 TiO2층의 두께는 각각 40 nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 두께의 비율은 1:1 내지 1:7인 것을 특징으로 하는 플렉시블 투명 전극의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 Ag 금속층의 두께와 상기 TiO2층의 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.
PCT/KR2015/011744 2015-08-26 2015-11-04 Tio2/ag/tio2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법 WO2017034078A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0120150 2015-08-26
KR1020150120150A KR101816972B1 (ko) 2015-08-26 2015-08-26 TiO2/Ag/TiO2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017034078A1 true WO2017034078A1 (ko) 2017-03-02

Family

ID=58100449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/011744 WO2017034078A1 (ko) 2015-08-26 2015-11-04 Tio2/ag/tio2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101816972B1 (ko)
WO (1) WO2017034078A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102105147B1 (ko) 2017-04-05 2020-04-27 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 이차전지 전극, 그를 포함하는 배터리 및 그 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100008558A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성코닝정밀유리 주식회사 적외선 차단막을 구비한 태양전지
KR20120078001A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 경희대학교 산학협력단 다층 투명전극 및 그 제조방법
KR101340573B1 (ko) * 2012-05-25 2013-12-12 한국과학기술원 적층형 금속-반도체 나노다이오드 및 이를 이용한 태양전지
KR20150022372A (ko) * 2013-08-23 2015-03-04 코오롱인더스트리 주식회사 투명전극 및 그 제조방법
KR20150053645A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 주식회사 엘지화학 투명전극 및 이를 포함하는 전자 소자

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5667853A (en) 1995-03-22 1997-09-16 Toppan Printing Co., Ltd. Multilayered conductive film, and transparent electrode substrate and liquid crystal device using the same
KR101145916B1 (ko) 2010-09-15 2012-05-15 경희대학교 산학협력단 플렉시블 다층 투명 전극의 제조 방법
JP2015060728A (ja) 2013-09-19 2015-03-30 コニカミノルタ株式会社 透明電極、及び、有機エレクトロルミネッセンス素子
JP6314463B2 (ja) 2013-12-11 2018-04-25 コニカミノルタ株式会社 透明導電体
JP2016091071A (ja) 2014-10-30 2016-05-23 コニカミノルタ株式会社 透明導電性フィルムとその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100008558A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성코닝정밀유리 주식회사 적외선 차단막을 구비한 태양전지
KR20120078001A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 경희대학교 산학협력단 다층 투명전극 및 그 제조방법
KR101340573B1 (ko) * 2012-05-25 2013-12-12 한국과학기술원 적층형 금속-반도체 나노다이오드 및 이를 이용한 태양전지
KR20150022372A (ko) * 2013-08-23 2015-03-04 코오롱인더스트리 주식회사 투명전극 및 그 제조방법
KR20150053645A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 주식회사 엘지화학 투명전극 및 이를 포함하는 전자 소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR101816972B1 (ko) 2018-01-10
KR20170024751A (ko) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010038954A2 (ko) 투명 도전막 및 이를 구비한 투명 전극
KR20150027845A (ko) 투명 도전성 필름 및 그 제조 방법
KR101809296B1 (ko) 투명전극 및 이를 포함하는 전자 소자
WO2014115770A1 (ja) 透明導電性基材ならびにその製造方法
WO2012002723A2 (ko) 투명 전도성막, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 투명전극 및 소자
Kim et al. Flexible IZO/Ag/IZO/Ag multilayer electrode grown on a polyethylene terephthalate substrate using roll-to-roll sputtering
WO2014021522A1 (ko) 반도체 소자 및 그의 제조 방법
WO2012067444A2 (ko) 산화막이 형성된 도전성 필름 및 그 제조방법
US10395845B2 (en) Flexible Ti—In—Zn—O transparent electrode for dye-sensitized solar cell, and metal-inserted three-layer transparent electrode with high conductivity using same and manufacturing method therefor
WO2017034078A1 (ko) Tio2/ag/tio2 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법
US9249504B2 (en) Method of passivating ultra-thin AZO with nano-layer alumina
WO2012128439A1 (en) Transparent substrate for a solar cell having a broadband anti-reflective multilayered coating thereon and method for preparing the same
WO2019124743A1 (ko) 투명 전도성막의 제조방법
WO2017030352A1 (ko) Azo/ag/azo 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
WO2016148514A1 (ko) 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자 소자
WO2016186394A1 (ko) 전도성 적층체 및 이를 포함하는 투명 전극
WO2021193990A1 (ko) 버퍼 일체형 투명전극을 구비한 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법
KR100989409B1 (ko) 다층구조 플렉시블 투명전극 및 그 제조방법
KR101782691B1 (ko) IGZO/Ag/IGZO 다층박막 구조를 갖는 플렉시블 투명 전극 및 그 제조방법
Wang et al. Enhanced optical, electrical, and mechanical characteristics of ZnO/Ag grids/ZnO flexible transparent electrodes
US9214254B2 (en) Ultra-thin AZO with nano-layer alumina passivation
KR101832521B1 (ko) 투명전극 및 이를 포함하는 전자 소자
WO2016148515A1 (ko) 전도성 구조체 및 이를 포함하는 전자 소자
WO2024009411A1 (ja) 透明電極およびその作製方法、ならびに透明電極を用いた電子デバイス
KR20120082985A (ko) 플렉서블 태양전지용 투명전극

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15902350

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15902350

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1