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금속 나노와이어 기반 전극 기술 개발 동향
Technical Trends of Metal Nanowire-Based Electrode 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.26 no.4, 2019년, pp.15 - 22  

신유빈 (전북대학교 신소재공학부) ,  주윤희 (전북대학교 신소재공학부) ,  김종웅 (전북대학교 신소재공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Metallic nanowires (MNWs) have recently been considered as one of the most promising candidates for flexible electrodes of advanced electronics including wearable devices, electronic skins, and soft robotics, since they have high aspect ratio in physical shape, low percolation threshold, high ductil...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 이처럼 금속 나노와이어를 원하는 형상으로 균일하게 제조하기 위해서는 합성 온도, 환원제의 종류, 환원제와 금속 이온의 함량비 등과 같은 조건을 최적화하는 것이 중요하다. 다음장에서는 이렇게 합성된 금속 나노와이어를 다양한 소자의 전극으로 적용한 사례들 중 주목할 만한 것들을 리뷰하고자 한다.
  • 이러한 금속 나노와이어를 다양한 응용분야에 적용하기 위해서는 금속 나노와이어의 특성과 개선 방법을 이해하는 것이 중요하기 때문에, 먼저 금속 나노 와이어의 특성 및 합성법을 소개하고 특성을 개선시키기 위해 진행된 연구들을 살펴보았다. 더 나아가 금속 나노 와이어의 특성을 개선시켜 여러 소자에 적용한 논문을 리뷰했으며, 특히 플렉서블 및 웨어러블 디바이스로의 적용 가능성을 검토하였다. 금속 나노와이어 기반의 전극 기술개발은 웨어러블 소자, 전자피부 등의 미래 기술분야의 발전을 더 빠르게 진전시킬 수 있을 것으로 전망된다.
  • 본 고에서는 차세대 전자 소자용 전극 소재로 주목받고 있는 소재 중 금속 나노와이어의 연구·개발 동향에 대하여 리뷰하였다.
  • 금속 나노와이어는 특유의 고전도 특성을 가질 뿐 아니라 높은 종횡비로 매우 낮은 농도에서 Percolation이 일어나 고투과 특성까지 나타낼 수 있어 플렉서블 및 웨어러블 디바이스의 유망한 전극 소재로 손꼽히고 있다. 이러한 금속 나노와이어를 다양한 응용분야에 적용하기 위해서는 금속 나노와이어의 특성과 개선 방법을 이해하는 것이 중요하기 때문에, 먼저 금속 나노 와이어의 특성 및 합성법을 소개하고 특성을 개선시키기 위해 진행된 연구들을 살펴보았다. 더 나아가 금속 나노 와이어의 특성을 개선시켜 여러 소자에 적용한 논문을 리뷰했으며, 특히 플렉서블 및 웨어러블 디바이스로의 적용 가능성을 검토하였다.
  • 이에 반해, 금속 기반 소재인 금속나노와이어는 고전도 특성을 가질 뿐 아니라 특유의 종횡비로 매우 낮은 농도에서 Percolation이 일어나 고투과 특성까지 나타낼 수 있어 플렉서블 및 웨어러블 디바이스의 유망한 전극 소재로 손꼽히고 있다. 이에 본 고에서는 금속 나노와이어를 다양한 소자에 적용한 사례를 소개하고 이를 통해 최근 연구개발 동향을 파악하고자 한다.
  • 대표적인 금속 나노와이어로는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au) 나노와이어를 들 수 있으며, 이는 인듐 주석 산화물(Indium tin oxide: ITO)를 대체하기 위한 투명 전극 및 웨어러블 소자의 신축성 전극 소재로 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 고에서는 먼저 금속 나노와이어 별로 통용되고 있는 합성법을 소개하고, 이를 발전시켜 특성을 높인 사례를 살펴보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
금속나노와이어의 장점은? 4-8) 하지만, 탄소 기반의 나노소재는 우수한 물리적 특성에도 불구하고 상대적으로 작은 부피로 활용되어 그 특성을 발현하는 데 제한이 있고, 전도성 고분자의 경우에는 가공성이 우수하다는 장점이 있으나 투과율 대비 낮은 전기 전도도 및 낮은 안정성을 가진다는 단점이 있다. 이에 반해, 금속 기반 소재인 금속나노와이어는 고전도 특성을 가질 뿐 아니라 특유의 종횡비로 매우 낮은 농도에서 Percolation이 일어나 고투과 특성까지 나타낼 수 있어 플렉서블 및 웨어러블 디바 이스의 유망한 전극 소재로 손꼽히고 있다. 이에 본 고에 서는 금속 나노와이어를 다양한 소자에 적용한 사례를 소개하고 이를 통해 최근 연구개발 동향을 파악하고자 한다.
금속 나노와이어란? 금속 나노와이어는 직경이 100 nm 이하이고 종횡비가 100 이상인 나노구조체로, 와이어간의 접촉을 통해 전도성을 나타내는 Percolation 기반의 전도성 물질이다. 만약 구형의 금속 입자를 이용해 전도성 박막을 형성할 경우, 입자간의 접촉이 넓은 범위에 걸쳐 균일하게 형성되어야 하기 때문에 10 wt% 이상의 높은 농도로 적층 하는 과정이 필요하다.
금속 나노와이어의 전극 유연성 확보를 위한 방법은? 17,18) 최근 이 문제를 해결하기 위해 길이와 직경이 다른 두 가지 스케일의 은나노와이어를 제조하여 투과율 90%, 면저항 50 Ω/sq 이하의 투명 전극을 제작하고 OLED의 anode 전극으로 적용한 연구결과가 보고된 바 있다. 19) 해당 논문에서는 기존의 Polyol process를 일부 변형시켜 길이 100 µm, 직경 100 nm의 길고 두꺼운 은 나노와이어와 길이 10 µm, 직경 40 nm의 짧고 얇은 은 나노와이어를 각각 제조한 후, 유리 기판에 차례로 코팅해 Dual-scale의 Percolation 네트워크를 형성하였다(Fig. 5).
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참고문헌 (28)

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