'휘어지는' 단계를 넘어 '신축성 있는' 투명전극 개발
□ 폴리머 기판*은 기존 실리콘이나 금속기판보다 탄성이 뛰어나지만 위에 놓인 은나노와이어 같은 전극물질과의 결합력이 약해 물리적 스트레스에 저항이 치솟는 등 취약하다는 단점이 있었다.
* 폴리머 기판 : 플라스틱, 에폭시계, PDMS 등과 같은 고분자 물질로 된 기판으로 휘어지거나 늘어날 수 있지만 주로 소수성을 띠어 물질과 결합력이 약하다.
o 이에 전도성과 투과율에는 영향을 주지 않으면서 결합력을 높일 수 있는 방법을 개발하는 것이 관건이었다.
□ 연구팀은 폴리머 기판 위에 아민기*를 갖는 얇은 실란** 분자층을 화학적으로 코팅한 신축성 있는 스트레칭 투명전극 소자를 만들었다.
* 아민기 : 질소 원자에 비공유 전자쌍을 가진 유기화합물과 작용기
** 실란(silane) : 수소화규소 SinH2n+2의 총칭. 보통 규소에 할로겐원소나 에톡시, 메톡시기가 붙어 있는 형태로 수산화(hydroxy)기와 쉽게 반응한다.
o 신축성의 핵심은 기판과 그 위에 놓인 전도물질과의 결합력을 높여 잡아당기거나 접어도 안정성을 유지하도록 한 데 있다. 실란기가 폴리머 기판에 화학적으로 결합하고 친수성인 아민기가 은나노와이어와 추가적인 강한 결합을 만들기 때문이다.
o 고접착력을 갖는 도파민, 테프론 같은 완충층을 덧입혀 투과도와 전도성을 저해하는 기존 방식의 단점을 극복할 것으로 기대된다.
□ 특히 얇은 아민 실란 분자층은 빛의 흡수와 반사를 최소화해 투과도를 유지할 수 있고 은나노와이어의 접합부근에 스며들지 않기 때문에 전도도에도 나쁜 영향을 미치지 않았다.
o 실제 이 기판을 1,000회 접었다 펴거나 잡아당기는 테스트를 통해 기판과 그 위의 전도물질이 분리되지 않는 강한 신축성을 확인했다.
o 이 교수는 “아민 실란 자가조립 표면개질법은 폴리머 기판의 접착력을 증진시키고 터치센싱도 잘 유지함으로써 태양전지나 터치스크린 등 스트레처블 유기반도체 개발에 기여할 것”이라고 밝혔다.
휘어지는 단계를 넘어 신축성 있는 투명전극 개발
연구팀이 개발한 방법으로 폴리머 기판의 접착력을 증진시키고 터치센싱도 잘 유지하는 것은 뭐야
아민 실란 자가조립 표면개질법