최근 투명전극은 LCD는 물론 대면적 터치스크린, 유기발광다이오드(OLED), 태양전지와 같은 광전자 장치에 널리 사용 되고 있으며 특히 투명전극은 차세대 디스플레이인 Flexible하고 Stretchable이 가능한 디바이스의 등장과 함께 용도가 확대될 것으로 전망하고 있다. 투명전극 소재로는 Indium-Tin-Oxide(ITO)가 가장 일반적으로 사용되는 물질이지만 취성에 약하고 고온 및 고 진공 공정을 요구하고 있다는 단점과 특히 Flexible하고 Stretchable한 기기에 사용할 수 없다는 한계를 가지고 있다. 따라서 ITO를 대체할 수 있는 물질로 ...
최근 투명전극은 LCD는 물론 대면적 터치스크린, 유기발광다이오드(OLED), 태양전지와 같은 광전자 장치에 널리 사용 되고 있으며 특히 투명전극은 차세대 디스플레이인 Flexible하고 Stretchable이 가능한 디바이스의 등장과 함께 용도가 확대될 것으로 전망하고 있다. 투명전극 소재로는 Indium-Tin-Oxide(ITO)가 가장 일반적으로 사용되는 물질이지만 취성에 약하고 고온 및 고 진공 공정을 요구하고 있다는 단점과 특히 Flexible하고 Stretchable한 기기에 사용할 수 없다는 한계를 가지고 있다. 따라서 ITO를 대체할 수 있는 물질로 금속 나노 와이어, 전도성고분자, 탄소계 물질 등 많은 연구가 진행 중이다. 그 중 금속 나노 물질인 은 나노와이어(Silver Nanowire, AgNW)는 쉽게 제조가 가능하고, 대면적 용액 공정과 우수한 전도도, 기계적 성질을 가지고 있고 유연한 특성을 가지고 있어 ITO의 대체물질로 주목을 받고 있다. 본 연구에서 은 나노와이어를 고압 Polyol Process를 이용하여 NaCl/NaBr염 조건에서 합성하였으며 압력 조건, 용존산소량제어 및 교반조건등을 제어함으로써 직경과 길이 성장을 조절할 수 있었다. 와이어 합성단계에서 직경에 영향을 줄 수 있는 Cluster생성 구간에서 압력을 가하여 직경변화를 설명하였으며 또한 이 구간에서 합성용액 안으로 질소 가스를 직접 주입하여 용액 안의 용존 산소를 제거함으로써 직경에 미치는 영향에 관해 설명하였다. 또한 은 나노와이어 성장과정에서 교반 속도를 조절하여 직경20nm 길이 30㎛를 갖는 종횡비 1500인 은 나노와이어를 합성할 수 있었다. 은 나노와이어는 금속으로 되어있고 표면적이 매우 넓어 열과 습도에 의해 산화되는 경향이 있다. 따라서 은 나노와이어의 산화안정성을 높이기 위해 투명 폴리머 메트릭스인 NOA용액에 함침시켜 투명전극을 제작하였고, 이 투명전극을 온도 85℃, 습도 85%인 항온 항습 챔버 안에서 14일 동안 면 저항 값의 변화를 관찰하여 산화안정성을 확인하였다. 또한 NOA Film에 함침된 은 나노와이어가 외부의 물리적 힘으로부터 안정한 것을 확인하기 위해 600회의 반복적인 Bending test와 120회의 Stretching test를 통해 초기 저항 값 변화가 없는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 전자기기의 소형화로 인한 미세 Patterning 공정이 필수적으로 필요하여 본 연구에서 제작한 은 나노와이어가 함침된 투명전극필름을 이용한 Photo Lithography공정을 진행하였다. 기존의 에칭 공정과는 달리 에칭 부분을 긁어내지 않고 은 나노와이어만을 선택적으로 산화시키는 에칭 용액을 개발하여 은 나노와이어를 절연체를 형성하였으며 Pattern 간격이 일정하여 디바이스 응용 가능성을 확인하였다
최근 투명전극은 LCD는 물론 대면적 터치스크린, 유기발광다이오드(OLED), 태양전지와 같은 광전자 장치에 널리 사용 되고 있으며 특히 투명전극은 차세대 디스플레이인 Flexible하고 Stretchable이 가능한 디바이스의 등장과 함께 용도가 확대될 것으로 전망하고 있다. 투명전극 소재로는 Indium-Tin-Oxide(ITO)가 가장 일반적으로 사용되는 물질이지만 취성에 약하고 고온 및 고 진공 공정을 요구하고 있다는 단점과 특히 Flexible하고 Stretchable한 기기에 사용할 수 없다는 한계를 가지고 있다. 따라서 ITO를 대체할 수 있는 물질로 금속 나노 와이어, 전도성고분자, 탄소계 물질 등 많은 연구가 진행 중이다. 그 중 금속 나노 물질인 은 나노와이어(Silver Nanowire, AgNW)는 쉽게 제조가 가능하고, 대면적 용액 공정과 우수한 전도도, 기계적 성질을 가지고 있고 유연한 특성을 가지고 있어 ITO의 대체물질로 주목을 받고 있다. 본 연구에서 은 나노와이어를 고압 Polyol Process를 이용하여 NaCl/NaBr염 조건에서 합성하였으며 압력 조건, 용존산소량제어 및 교반조건등을 제어함으로써 직경과 길이 성장을 조절할 수 있었다. 와이어 합성단계에서 직경에 영향을 줄 수 있는 Cluster생성 구간에서 압력을 가하여 직경변화를 설명하였으며 또한 이 구간에서 합성용액 안으로 질소 가스를 직접 주입하여 용액 안의 용존 산소를 제거함으로써 직경에 미치는 영향에 관해 설명하였다. 또한 은 나노와이어 성장과정에서 교반 속도를 조절하여 직경20nm 길이 30㎛를 갖는 종횡비 1500인 은 나노와이어를 합성할 수 있었다. 은 나노와이어는 금속으로 되어있고 표면적이 매우 넓어 열과 습도에 의해 산화되는 경향이 있다. 따라서 은 나노와이어의 산화안정성을 높이기 위해 투명 폴리머 메트릭스인 NOA용액에 함침시켜 투명전극을 제작하였고, 이 투명전극을 온도 85℃, 습도 85%인 항온 항습 챔버 안에서 14일 동안 면 저항 값의 변화를 관찰하여 산화안정성을 확인하였다. 또한 NOA Film에 함침된 은 나노와이어가 외부의 물리적 힘으로부터 안정한 것을 확인하기 위해 600회의 반복적인 Bending test와 120회의 Stretching test를 통해 초기 저항 값 변화가 없는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 전자기기의 소형화로 인한 미세 Patterning 공정이 필수적으로 필요하여 본 연구에서 제작한 은 나노와이어가 함침된 투명전극필름을 이용한 Photo Lithography공정을 진행하였다. 기존의 에칭 공정과는 달리 에칭 부분을 긁어내지 않고 은 나노와이어만을 선택적으로 산화시키는 에칭 용액을 개발하여 은 나노와이어를 절연체를 형성하였으며 Pattern 간격이 일정하여 디바이스 응용 가능성을 확인하였다
In recent years, the transparent electrodes have been widely used in optoelectronic devices such as large-area touch screens, organic light emitting diodes (OLED), and solar cells as well as LCDs. In particular, flexible and stretchable electrodes films have attracted considerable attention for thei...
In recent years, the transparent electrodes have been widely used in optoelectronic devices such as large-area touch screens, organic light emitting diodes (OLED), and solar cells as well as LCDs. In particular, flexible and stretchable electrodes films have attracted considerable attention for their potential application in the next generation devices. One of the most widely used transparent conductive materials is indium-tin-oxide (ITO). However, there are many limitations to using ITO in flexible and stretchable devices because it is brittle, lacks mechanical flexibility, and high temperature and high vacuum processing. Therefore, to find a substitute for ITO, great efforts have been made to develop new flexible transparent conductors such as metal nanowires, conductive polymers, and carbon-based materials. Among them, silver nanowires (Ag NW) have been gaining interest as a promising alternative to ITO due to their ease of manufacture, large scale solution processability and excellent conductivity with mechanical ductility. In this study, Ag NWs were synthesized using high pressure polyol process in the presence of a NaCl/NaBr salt conditions, and their diameter and length could be effectively controlled by adjusting the pressure condition, dissolved oxygen amount, and stirring conditions. In the crystal growth stage, especially cluster generation step, the diameter of the Ag NWs could be controlled by applying pressure, and explained the effect of the amount of dissolved oxygen by injection of nitrogen. We further demonstrated that the length of Ag NWs could be controlled by varying the stirring speed. As a results, the Ag NWs in this study were synthesized NWs with length of 30 m and diameters of 20 nm (aspect ratio 1500). The stretchable transparent electrode film was made with a structure in which Ag NWs were impregnated in an UV curable elastic polymer (NOA 65), through all solution-based coating technique, and these 2D electrode films showed an excellent opto-electrical performance with a sheet resistance of 60 to 150 ohm/sq and transmittance of more than 80% and elongation force of 30%. The oxidation stability was confirmed by observing changes in the sheet resistance value for 14 days in a humidity chamber having a temperature of 85°C and a humidity of 85%. In addition, the micro patterning process of these Ag NW embedded stretchable transparent electrode films have been developed with etching solution using selective oxidation method, which has a 15 μm line/space pattern. These results show that applying the Ag NW embedded electrode film to various types of stretchable substrates can replace the conventional ITO film.
In recent years, the transparent electrodes have been widely used in optoelectronic devices such as large-area touch screens, organic light emitting diodes (OLED), and solar cells as well as LCDs. In particular, flexible and stretchable electrodes films have attracted considerable attention for their potential application in the next generation devices. One of the most widely used transparent conductive materials is indium-tin-oxide (ITO). However, there are many limitations to using ITO in flexible and stretchable devices because it is brittle, lacks mechanical flexibility, and high temperature and high vacuum processing. Therefore, to find a substitute for ITO, great efforts have been made to develop new flexible transparent conductors such as metal nanowires, conductive polymers, and carbon-based materials. Among them, silver nanowires (Ag NW) have been gaining interest as a promising alternative to ITO due to their ease of manufacture, large scale solution processability and excellent conductivity with mechanical ductility. In this study, Ag NWs were synthesized using high pressure polyol process in the presence of a NaCl/NaBr salt conditions, and their diameter and length could be effectively controlled by adjusting the pressure condition, dissolved oxygen amount, and stirring conditions. In the crystal growth stage, especially cluster generation step, the diameter of the Ag NWs could be controlled by applying pressure, and explained the effect of the amount of dissolved oxygen by injection of nitrogen. We further demonstrated that the length of Ag NWs could be controlled by varying the stirring speed. As a results, the Ag NWs in this study were synthesized NWs with length of 30 m and diameters of 20 nm (aspect ratio 1500). The stretchable transparent electrode film was made with a structure in which Ag NWs were impregnated in an UV curable elastic polymer (NOA 65), through all solution-based coating technique, and these 2D electrode films showed an excellent opto-electrical performance with a sheet resistance of 60 to 150 ohm/sq and transmittance of more than 80% and elongation force of 30%. The oxidation stability was confirmed by observing changes in the sheet resistance value for 14 days in a humidity chamber having a temperature of 85°C and a humidity of 85%. In addition, the micro patterning process of these Ag NW embedded stretchable transparent electrode films have been developed with etching solution using selective oxidation method, which has a 15 μm line/space pattern. These results show that applying the Ag NW embedded electrode film to various types of stretchable substrates can replace the conventional ITO film.
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