초록 ▼

□ 연구개요
기존의 ITO 투명전극이 가지는 전기적·광학적 특성을 유지하면서 플렉시블기판의 저온공정에 적합한 새로운 하이브리드 다층구조체 투명전극개발을 목표로 연구를 수행하였다. 이를 위해 플렉시블 투명전극용 하이브리드 다층구조체에 적용할 수 있는 전도성 칼코게나이드 소재(산화물, 황화물, 세렌화물, 테렌화물)를 탐색, 칼코게나이드 박막으로의 금속-광도핑 효과를 구현하므로 다층구조체의 전기전도성 및 광투과성의 주인자인 계면 및 결함제어 모델을 구축, 다층구조체의 광학특성을 극대화할 수 있도록 광자결정 개념을 도입설계하므로 신개

□ 연구개요
기존의 ITO 투명전극이 가지는 전기적·광학적 특성을 유지하면서 플렉시블기판의 저온공정에 적합한 새로운 하이브리드 다층구조체 투명전극개발을 목표로 연구를 수행하였다. 이를 위해 플렉시블 투명전극용 하이브리드 다층구조체에 적용할 수 있는 전도성 칼코게나이드 소재(산화물, 황화물, 세렌화물, 테렌화물)를 탐색, 칼코게나이드 박막으로의 금속-광도핑 효과를 구현하므로 다층구조체의 전기전도성 및 광투과성의 주인자인 계면 및 결함제어 모델을 구축, 다층구조체의 광학특성을 극대화할 수 있도록 광자결정 개념을 도입설계하므로 신개념의 최적화된 하이브리드 다층구조체를 구현하였다. 최종적으로 제작한 하이브리드 다층구조체를 플렉시블 광·전자소자에 적용하여 특성평가를 수행하여 산업 응용성을 평가하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
투명전극 개발을 위해 투과도가 높은 산화물과 전도도가 높은 금속 재료를 이용한 다층구조 연구는 지속적으로 이루어지고 있지만, 플렉시블기판의 저온 공정으로 인한 산화물 층의 비정질화(결함증가)로 전도성 감소, 금속/산화막 계면에서의 계단형 광학상수로 인한 투과성 감소를 최소화 할 수 있는 추가적인 특성 향상 연구가 필요하다. 따라서 본 연구과제에서는 다층구조는 유지하면서 금속 재료 본연의 특성을 극대화하고 산화물/금속 계면 및 산화물 층의 결함을 제어할 수 있는 방법(모델)을 제안하므로 기존의 연구와 차별화된 새로운 하이브리드 다층구조체 투명전극개발을 수행하였다. 본 과제의 주요 연구결과는 아래와 같다.
첫째, 산화물/금속/산화물(OMO) 구조내 산화물을 대체할 수 있는 칼코게나이드(산화물, 황화물, 세렌화물, 테렌화물) 박막 소재를 탐색하고 칼코게나이드-금속(Ag, Cu, In)의 이중층 구조에서의 금속-광도핑 효과를 구현하고자 하였다.
둘째, 칼코게나이드/금속/칼코게나이드 다층구조에 금속 광도핑 현상을 이용하여 저온 공정 제작에 따른 칼코게나이드 박막의 결함밀도 개선 및 계면 제어를 통해 전기적, 광학적 특성 향상 연구를 진행하였다.
셋째, 기존에 널리 알려진 투명전도 산화물(TCO) 및 그 외 후보군으로 선정된 칼코게나이드와 금속 박막 기반 하이브리드 다층구조체의 전기적, 기계적 특성 향상 연구와 광자결정 개념을 적용한 계산 및 설계로 광학적 투과율 예측과 개선 연구를 수행하였다.
위의 연구결과를 바탕으로 유기태양전지, OLED와 같은 소자에의 적용과 플렉시블 투명전극 면저항에 따른 다양한 응용소자 탐색 연구를 수행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
스퍼터링 기법으로 제작된 플렉시블 투명전극 소재는 향후 롤투롤 스퍼터를 활용하여 대량 생산이 가능한 연속 공정으로의 응용이 기대된다. 또한 금속 광도핑 효과로 탐색된 칼코게나이드 물질 소재기술은 원천기술 및 공정기술을 확보할 수 있어 국가 경쟁력을 제고할 수 있고, 향후 치열하게 전개되는 플렉시블 디스플레이, 태양전지, OLED 산업의 기술 선점 및 경쟁 우위를 차지할 수 있을 것으로 기대된다. 더불어 휘어지면서 웨어러블 성능을 겸비한 전자기기와 부착형 센서 등 다양한 첨단 기기에 투명전극을 손쉽게 형성시킬 수 있게 되어 사물인터넷(IoT) 시대를 더욱 앞당길 수 있는 파급력이 큰 기술이라고 확신한다. 다층구조로 이루어진 하이브리드 다층구조체의 광투과율 향상을 위해 적용된 광자결정 시뮬레이션 기법은 광소자 분야에 새로운 아이디어를 제공할 수 있으리라 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 필요성 ... 4
• 나. 연구의 목표 및 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 38