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  • 기사등록 2019-02-08 14:06:26
  • 수정 2019-02-08 14:17:27
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▲ (左부터)Ag 전극, ZnO/Ag 전극, 그리고 ZnO/Ag/ZnO 전극의 투과도를 비교한 사진. 상하부 ZnO 층이 모두 존재하는 ZnO/Ag/ZnO 전극에서 투과도가 극대화된 것을 알 수 있다.


국내 대학 학부생이 광전소자 투명전극으로 널리 사용되고 있는 고가의 ITO(인듐주석산화물)를 대체할 수 있는 유연투명전극의 성능 극대화 조건을 찾아내 화제다.

동의대 신소재공학부 조우현 학생은 최근 국제학술지인 SCI급 논문(대한금속재료학회지, Korean Journal of Metals and Materials) 1저자로 스퍼터링법으로 증착된 ZnO(산화아연)/Ag()/ZnO 투명전극의 성능 최적화 연구를 발표했다.


일반적으로 광전소자의 투명전극은 면저항이 낮고 투과도가 우수한
ITO가 사용되고 있지만 고온 공정이 필요하고 고가의 인듐이 사용된다. 또한 수백 나노미터(nm) 두께가 요구되는 ITO는 산화물 자체의 취성 때문에 시장이 확대되고 있는 유연 웨어러블 소자에 적용하기 힘든 단점이 있다. 이에 CNT(탄소나노튜브), 그래핀, 산화물/금속/산화물 등으로 대체하기 위한 연구가 활발하다.


조우현 학생은
10 nm 이하의 극박 형태의 Ag층과 산화방지막과 반사방지막 역할을 동시에 수행하는 ZnO층을 진공 스퍼터링법을 이용해 순차적으로 증착하여 ZnO/Ag/ZnO 구조를 가지는 투명전극을 제작했다. 투과도와 저항 성능 극대화를 위해 상하부 ZnO층의 두께를 변화시켰는데 그 결과, 상부 투명전극의 두께가 40nm, 하부 투명전극의 두께가 20-30 nm일 때 최고투과율 97.1%와 가시광선 평균투과율 90.8%를 기록했다. 이 투명전극 성능지수는 0.048로 기존 ITO보다 우수한 것으로 나타났다.


ZnO/Ag/ZnO
투명전극은 발광 다이오드, 전기변색 소자, 태양전지 등은 물론 초박형이기 때문에 유연 웨어러블 소자에도 적용할 수 있기 때문에 시장가치가 매우 클 것으로 기대되고 있다.


한편 이번 논문은 조우현 학생의 지도교수인 동의대학교 신소재공학부 최두호 교수가 함께 참여했으며 한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업 지원을 받았다
.


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