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[국내논문] O2 플라즈마 처리를 통한 Ag 나노구조체 필름의 면저항 저감
Suppressed Sheet Resistance of Ag Nanostructure Films by O2 Plasma Treatment 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.26 no.3, 2019년, pp.37 - 41  

김원경 (연세대학교 신소재공학과) ,  노종욱 (경북대학교 나노소재공학부)

초록
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Ag나노와이어 도전성 잉크를 플렉서블한 투명 기판 위에 코팅 후 이러한 여분의 유기물을 $O_2$ 플라즈마를 이용하여 제거함으로써 Ag 나노와이어를 이용한 투명전극면저항과 광학적 특성을 최적화하였다. Ag 나노와이어 도전성 잉크를 코팅한 후 30초간 $O_2$ 플라즈마 처리를 하였을 때 면저항은 최대 27 % 정도 감소하였으며, 잔류 유기물의 제거를 통하여 그 광학적 특성도 향상됨을 알 수 있었다. 또한 $O_2$ 플라즈마 처리 시간이 30초 이상 증가할 경우 그 면저항이 오히려 감소함을 확인하였는데, 이는 과도한 $O_2$ 플라즈마로 인하여 Ag나노와이어의 degradation이 일어나는데 그 원인이 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Sheet resistance reduction in the Ag nanowire (NW) coated films is accomplished with slight improvement of optical properties for the application of transparent conducting electrodes by using $O_2$ plasma treatment. The sheet resistance was optimized after 30 seconds $O_2$ plas...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 Ag 나노와이어 기반의 도전성 잉크를 플렉서블한 투명 기판 위에 코팅 후 이러한 여분의 유기물을 O2플라즈마를 이용하여 제거함으로써 Ag나노와이어 기반 투명전극의 면저항을 최적화하고 광학적 특성을 최적화하였다. 특히 Ag 나노와이어 투명 전극 필름은 평균적으로 O2플라즈마 처리가 이루어지지 않았을 경우보다 30초간 O2플라즈마 처리를 하였을 경우 나노와이어간 contact사이에서 유기물이 제거됨에 따라 약 20 % 이상의 면저항 감소를 이룰 수 있었으며, 35초 이상부터는 면저항이 지속적으로 증가함을 확인할 수 있었다.
  • 과거의 금속 나노와이어를 이용한 투명전극 연구는 나노와이어와 광학적 투과도의 반비례적 관계를 적절히 조절함으로써, 특정농도에서 전기적 전도도를 급격히 향상시킬 수 있는 percolation threshold를 조절하는데 그 연구의 주안점이 맞춰져 있었다.8) 이는 금속 나노와이어가 0.

가설 설정

  • 이는 광학 투과도 측정 결과뿐만 아니라 Fig. 4(b)의 optical haze 측정결과와도 일치하고 있다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차세대 디스플레이로 예상되는 플렉서블 디스플레이에 관련 소재 및 소자 관련된 다양한 연구가 진행되고 있는 배경은? 최근 전자기기의 소형화 및 웨어러블 디바이스(wearable device)화가 가속화되면서 차세대 디스플레이로 예상되는 플렉서블 디스플레이(flexible display)에 관련 소재 및 소자 관련된 다양한 연구가 진행되고 있다. 플렉서블 디스플레이의 개발에 있어 가장 큰 난관은 유연한 투명전극(transparent conducting electrodes, TCEs) 소재를 발굴하는 일이라고 할 수 있을 것이다.
ITO(Indium tin oxide) 기반의 투명 전극은 어떤 단점을 가지고 있는가? 플렉서블 디스플레이의 개발에 있어 가장 큰 난관은 유연한 투명전극(transparent conducting electrodes, TCEs) 소재를 발굴하는 일이라고 할 수 있을 것이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 ITO(Indium tin oxide) 기반의 투명 전극은 뛰어난 전기 전도성과 광학적 투과도를 보이고 있지만, 지속적인 bending시 일어나는 cracking 등으로 인하여 기계적인 강도가 매우 취약하다는 단점을 가지고 있다.1) 이를 극복하기 위하여 최근 Graphene 이나 CNT 등의 탄소 소재,2-4), Ag 나노와이어나 Cu 나노와이어와 같은 금속 나노와이어,5-8) PEDOT:PSS와 같은 전도성 폴리머,9) 광학적 특성이 우수한 산화물 나노시트 소재10,11) 등을 이용한 투명전극 응용 연구가 급속히 진행되고 있다.
ITO(Indium tin oxide) 기반의 투명 전극의 단점을 극복하기 위하여 어떤 연구가 진행되고 있는가? 현재 일반적으로 사용되고 있는 ITO(Indium tin oxide) 기반의 투명 전극은 뛰어난 전기 전도성과 광학적 투과도를 보이고 있지만, 지속적인 bending시 일어나는 cracking 등으로 인하여 기계적인 강도가 매우 취약하다는 단점을 가지고 있다.1) 이를 극복하기 위하여 최근 Graphene 이나 CNT 등의 탄소 소재,2-4), Ag 나노와이어나 Cu 나노와이어와 같은 금속 나노와이어,5-8) PEDOT:PSS와 같은 전도성 폴리머,9) 광학적 특성이 우수한 산화물 나노시트 소재10,11) 등을 이용한 투명전극 응용 연구가 급속히 진행되고 있다. 특히 금속 나노와이어는 화학적 합성법을 기반으로 대량으로 합성이 가능하고 기존의 roll-to-roll 공정에 바로 적용이 가능하다는 공정상의 장점을 가지는 동시에 금속 나노와이어 특유의 성질로 인하여 전기적 전도도가 뛰어난 동시에 percolation density가 낮아 광학적 투과도가 좋다는 장점을 가지고 있다.
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참고문헌 (16)

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  2. K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. Ahn, P. Kim, J. Choi, and B. H. Hong, "Large-scale Pattern Growth of Graphene Films for Stretchable Transparent Electrodes", Nature, 459, 706 (2009). 

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  5. L. Hu, H. S. Kim, J. Y. Lee, P. Peumans, and Y. Cui, "Smooth Nanowire/Polymer Composite Transparent Electrodes", ACS Nano, 4(5), 2955 (2010). 

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  9. W. Shi, Q. Yao, S. Qu, H. Chen, T. Zhang, and L. Chen, "Micron-thick Highly Conductive PEDOT Films Synthesized via Self-inhibited Polymerization: Roles of Anions", NPG Asia Mater., 9, e405 (2017). 

  10. S. Yoo, J. Kim, H. Moon, S. Y. Kim, D. Ko, W. H. Shin, S. Hwang, D. W. Jung, S. Sul, C. Kwak, J. W. Roh, and W. Lee, "Strong Enhancement of Electrical Conductivity in Twodimensional Micrometer-sized $RuO^2$ Nanosheets for Flexible Transparent Electrodes", Nanoscale, 9, 7104 (2017). 

  11. D. Ko, W. Lee, S. Sul, C. Jung, D. Yun, H. Kim, W. Son, J. Chung, D. W. Jung, S. Y. Kim, J. Kim, W. Lee, C. Kwak, J. Kim, and J. W. Roh, "Understanding the Structural, Electrical, and Optical Properties of Monolayer h-phase $RuO^2$ Nanosheets: a Combined Experimental and Computational Study", NPG Asia Mater., 10, 266 (2018). 

  12. O. B. G. Assis, and J. H. Hotchkiss, "Surface Hydrophobic Modification of Chitosan Thin Films by Hexamethyldisilazane Plasma Deposition: Effects on Water Vapour, $CO_2$ and $O_2$ Permeabilities", Packag. Technol. Sci., 20(4), 293 (2007). 

  13. H. Zhu, S. Parvinian, C. Preston, O. Vaaland, Z. Ruan, and L. Hu, "Transparent Nanopaper with Tailored Optical Properties", Nanoscale, 9, 3787 (2013). 

  14. L, Jiang, S. Li, J. Wang, L. Yang, Q. Sun, and Z. Li, "Surface Wettability of Oxygen Plasma Treated Porous Silicon", Journal of Nanomaterials, 2014, 526149 (2014). 

  15. V. Jokinen, P. Suvanto, and S. Franssila, "Oxygen and Nitrogen Plasma Hydrophilization and Hydrophobic Recovery of Polymers", Biomicrofluidics, 6, 016501 (2012). 

  16. K. Terpilowski, A. E. Wiacek, and M. Jurak, "Influence of Nitrogen Plasma Treatment on the Wettability of Polyetheretherketone and Deposited Chitosan Layers", Advances in Polymer Technology, 37, 1557 (2017). 

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