국내 연구진이 기존의 값비싼 투명전극을 대체할 수 있는 격자무늬 투명전극의 새로운 제조기술을 개발하는 데 성공했다.
광주과학기술원(GIST·총장 김영준) 정건영 신소재공학부 교수는 박사과정 이광호 연구원 등과 공동으로 최근 은나노 입자 용액을 이용한 격자무늬 투명전극 제조기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
격자무늬 투명전극은 격자무늬를 이루며 놓인 얇은 금속선을 따라 전기가 흐르고 격자 간 사이 공간으로 빛이 투과할 수 있어 투명 디스플레이에 활용될 수 있는 투명전극(ITO)이다.
이 기술은 투명전극을 값싼 용액 공정으로 대면적 제작이 연속으로 가능하며 휴대폰·노트북·TV 등에 사용되는 투명 디스플레이의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
기존의 투명전극은 인듐을 사용하지만 최근 인듐의 매장량 한계 등에 따른 가파른 가격 상승으로 인해 이를 대체하기 위한 연구를 활발히 진행 중이다. 그중에서 높은 전기전도도와 투명도를 동시에 구현 가능한 격자무늬 투명전극의 상용화 연구가 주목받고 있다.
하지만 격자무늬로 얇은 금속선을 만들기 위해서는 고가의 고진공 금속증착 장비가 필요하고 대면적으로 연속제작이 어렵다는 단점이 있었다.
정 교수는 “유리 기판에 고분자 용액과 격자무늬가 새겨진 스탬프를 차례로 올려놓고 약한 열과 압력을 가하면 기판에 격자무늬를 제외한 나머지 공간에 고분자가 남는다”며 “여기에 은나노 용액을 떨어뜨린 후 고분자를 제거하면 은나노 입자만 격자모양을 이루며 남고 이 은나노 입자로 된 금속선을 따라 전기가 흐르고 그 사이 공간으로 빛이 투과하는 것을 밝혀냈다”고 설명했다.
정 교수는 이어 “격자무늬의 투명전극뿐 아니라 디스플레이를 구동하는 트랜지스터를 고가의 증착 장비 없이 기능성 용액만을 이용해 값싼 연속공정으로 제작할 수 있을 것”이라며 “제작된 투명전극을 투명 트랜지스터에 적용함으로써 투명 디스플레이의 원천기술 확보가 가능하다”고 밝혔다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업(NCRC)의 지원으로 수행됐으며, 재료과학 분야 권위지인 어드밴스트 머티어리얼스(Advanced Materials)지 4월 22일자 온라인판 표지논문으로 게재됐다.
광주=서인주기자 sij@etnews.com
