국내 연구진이 기존 은 나노 와이어 한계를 극복한 투명전극 소재를 개발했다. 인듐주석산화물(ITO) 전극 대비 유기발광다이오드176(OLED) 디스플레이 효율을 20% 가까이 개선한다.
주병권 고려대 교수, 박영욱 선문대 교수 공동 연구팀은 은 나노 와이어보다 100배 이상 긴 은 파이버를 사용한 유연 투명 전극을 개발했다고 7일 밝혔다. 이를 디스플레이에 적용하면 발광 효율을 획기적으로 높일 수 있다.
<은 파이버 전극의 주사전자현미경 및 카메라 사진>
은 나노 와이어는 단면 지름이 나노미터(㎚) 단위인 은 가닥이 네트워크 구조를 이룬다. ITO 투명전극은 유연하지 못한 반면 은 나노 와이어 투명전극은 유연하다. ITO 전극 수준의 전도도와 투명도를 갖춰 차세대 플렉시블 디스플레이·조명을 구현할 핵심 소재로 각광받는다.
은 나노 와이어를 OLED176 디스플레이에 활용하기에는 걸림돌이 있었다. 나노 선 길이가 수십 마이크로미터(㎛)로 제한된다. 이 때문에 전도도와 투명성 향상에 제약이 있다. 나노선 접합 때문에 표면 거칠기가 심해져 전기적으로 불안정하다.
연구팀은 전기방사공정을 통해 길이가 수 센티미터에 달아하는 은 파이버 전극을 개발했다. 이 전극은 표면 거칠기를 높이는 접합도 거의 없다. 전도도와 투명도, 전기 안정성을 모두 확보했다.
<은 파이버 전극 제조 공정도>
전기방사공정은 전기장으로 고분자 용액을 분사, 파이버를 제조하는 방식이다. 공정이 간편하고 넓은 면적을 만드는 데 유리하다. 디스플레이·조명용 대형 OLED176에도 적용할 수 있다.
연구팀은 은 파이버의 두께와 밀도를 조절해 전도도와 투명도를 극대화했다. 이를 OLED에 적용한 결과 기존 ITO 전극보다 19% 높은 에너지 변환 효율을 확인했다.
<주병권 고려대 교수>
주병권 교수는 “은 나노 와이어의 한계를 극복한 은 파이버 전극을 개발, OLED176에 도입한 최초 사례”라면서 “웨어러블 디스플레이·조명 시장에서 핵심 기술을 확보하는 데 기여할 것”으로 기대했다.
연구 성과는 국제학술지 '스몰'에 실렸다. 과학기술정보통신부, 한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구)으로 수행됐다.
