‘플렉시블 다층 투명 전극’ 개발…LEDㆍ태양전지 핵심기술

[산업일보]
국내 최초로 ‘은’의 표면 플라즈몬 현상을 이용한 플렉시블 다층 투병 전극이 개발됐다.

금오공과대학교는 정보나노소재공학전공의 김한기 교수팀이 플렉시블 태양전지와 플렉시블 유기광전소자에 적용이 가능한 다층 플렉시블 투명 전극을 개발했다고 9일 밝혔다.

이번 개발된 다층 프렉시블 투명 전극은 기존 ITO 보다 일함수가 큰 IZTO 박막 사이에 나노 두께의 아주 얇은 은(Ag)층을 삽입함으로써 투과도를 유지하면서도 상온에서도 낮은 저항(3~5 Ohm/square)과 우수한 구부림 특성을 나타내는 IZTO/Ag/IZTO 구조의 다층 투명 전극을 구현했다.

나노 두께를 가지는 은 층의 표면 플라즈몬 공진(Surface plasmon resonance) 효과를 이용하기 때문에 금속 층이 삽임됨에도 불구하고 가시광선 영역의 높은 투과율을 나타낼 수 있으며, 금속의 특성상 휨에 대한 저항이 크기 때문에 구부려도 전기적ㆍ광학적 특성을 그대로 유지할 수 있는 투명 전극이다.

일반적으로 터치패널이나 플렉시블 디스플레이에 사용되는 ITO 전극은 상온에서 성장시 높은 저항과 낮은 투과율, 기판이 휘어짐에 따른 빠른 크랙 전파로 플렉시블 태양전지나 플렉시블 유기발광소자에 적용이 어려운 문제를 가지고 있었다.

이번에 개발된 IZTO/Ag/IZTO 다층구조의 투명전극은 상온 공정을 통해서도 우수한 전기적, 광학적, 기계적 특성을 확보할 수 있는 장점을 갖고 있다.

특히 김한기 교수팀은 은의 두께에 따른 거동이 다층 투명전극의 전기적, 광학적 특성에 미치는 영향에 관한 메카니즘을 밝혀내어 학계에 관심을 얻고 있다.

이러한 다층 박막 기술은 최근 관심을 받고 있는 ‘롤투롤(Roll-to-Roll)’ 스퍼터 공정에도 적용, 플렉시블 유기발광소자 및 플렉시블 유기물 태양전지 분야에도 적용이 가능해 그 가능성을 주목받고 있다.

연구 내용은 최근 미국응용물리학회지에 실렸을 뿐만 아니라 광학분야에 인지도가 높은 잡지인 Photonic Spectra 8월호에도 ‘Silver accentuates flexible OLEDs design’이란 제목으로 소개됐다.

김한기 교수는 “현재 롤투롤 스퍼터를 이용해 산화물/금속/산화물 구조를 연속 공정 기술로 제작할 수 있는 연속 롤투롤 기술을 개발 중에 있으며, 이를 플렉시블 유기태양전지나 발광소자에 적용할 경우 우수한 특성의 플렉시블 광전소자를 개발할 수 있다”고 말했다.

한편, 현재 김한기 교수팀은 구미차세대부품소재센터와 LG디스플레이의 지원을 받아 관련 연구를 진행하고 있으며, 최근 구미산업단지에 새로운 아이템으로 각광받고 있는 LED나 태양전지 산업에 핵심 요소기술을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다.