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유연성·효율 높인 OLED용 복합구조 투명전극 개발

송고시간2016-10-31 12:00

고려대 주병권 교수 "은나노선-IZO-전도성고분자 전극…ITO 대체 가능성"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 투명전극으로 널리 사용되는 인듐주석산화물(ITO)보다 발광효율과 유연성이 크게 향상된 은(Ag) 나노와이어-인듐아연산화물(IZO)-전도성 고분자 복합구조의 투명 유연 전극을 개발했다.

고려대 주병권 교수와 박영욱 연구교수팀은 은나노와이어, IZO, 전도성 고분자(PEDOT:PSS)를 층층이 쌓은 복합구조체를 이용해 발광효율과 소자 유연성이 대폭 향상된 투명 유연 디스플레이용 전극을 개발했다고 31일 밝혔다.

은 나노와이어 기반 복합전극 제작 과정과 표면사진
은 나노와이어 기반 복합전극 제작 과정과 표면사진

제작과정(a)과 각 과정에서의 전극 표면(b-d) 주사전자현미경 사진. 은 나노와이어의 이음 부분이 IZO로 덮이고 PEDOT:PSS에 의해 표면 거칠기가 감소한다.[고려대 제공=연합뉴스]

이 유연 투명전극을 적용한 OLED는 외부양자효율(EQE)이 ITO 전극보다 최대 32% 증가한 것으로 확인됐다. 외부양자효율은 결합된 전자가 빛으로 방출되는 비율로 이 값이 크면 적은 전력으로도 소자 구동이 가능하다.

디스플레이와 각종 광전자 소자의 전극용 물질로는 전도도와 투명도가 우수한 ITO가 널리 사용되지만, ITO는 가격이 비싸고 제작에 고온공정이 필요하며 깨지기 쉬워 유연한 소자에는 활용하기가 어렵다.

연구진은 이 연구에서 단일재료로는 ITO와 비교할 때 장단점을 모두 가진 IZO와 은나노와이어, 전도성 고분자를 층층이 쌓은 복합구조를 만들어 각각의 단점을 보완한 새로운 투명 유연 전극물질을 만들었다.

IZO는 저온공정으로 만들 수 있지만 ITO보다 전도도가 떨어지고, 은나노와이어는 전도도·투명도가 우수하고 가격이 싸지만 산화 등 외부 스트레스에 약하다.

전도성 고분자 PEDOT:PSS는 유연성은 좋지만 면저항 값이 커 단일전극으로 활용하기에는 한계가 있다.

그러나 은나노와이아 박막층 위에 IZO를 입혀 은나노와이어를 산화 등 외부 스트레스로부터 보호하고 IZO 층 위에 PEDOT:PSS 코팅을 한 복합구조의 유연 투명 전극물질은 박막의 거칠기가 개선되고 소자 효율도 높아진 것으로 나타났다.

주 교수는 "은나노와이어의 한계를 극복하고자 다른 재료와 복합하는 방식은 더욱 진보한 전극 기술로 활용될 것"이라며 "이는 매장량이 부족하고 원가가 비싼 ITO전극을 대체할 가능성을 제시한다"고 말했다.

한국연구재단 학문후속세대양성사업과 한국전자통신연구원(ETRI) 등의 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports, 10월 5일 자)에 게재됐다.

주병권 고려대 전기전자공학부 교수
주병권 고려대 전기전자공학부 교수

[고려대 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

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