광전자소자용 유연투명전극의 비광학적 패터닝 기법 연구 :

고동욱

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자료유형: 학위논문

저자정보: 고동욱 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 김종복

발행연도: 2017

저작권: 금오공과대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

기판의 선택적 표면처리를 통한 liquid crystal 소자용 은 나노와이이어 기반 투명전극의 패터닝 기법

고동욱 , 추서범 , 마요한 외 2명 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2019.04 학술대회자료

2017

폴리 메틸 메타크릴레이트의 선택적 표면처리를 통한 은 나노와이어 기반 투명전극 패터닝 기법

고동욱 , 구봉준 , 김종복 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2017.04 학술대회자료

광전자소자용 유연투명전극의 비광학적 패터닝 기법 연구

고동욱 신소재공학과 2017.01 학위논문

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투명전극은 liquid crystal display(LCD), organic light emitting diode(OLED), 태양전지(Solar cell) 등 광전자소자에 필수적으로 사용되고 있다. 일반적으로 투명전극은 인듐 산화물(Indium oxide)에 주석을 도핑 시킨 인듐 주석 산화물(Indium tin oxide, ITO)를 가장 많이 사용하고 있으나 높은 공정비용 및 유연하지 못하다는 점으로 ITO를 대체하려는 많은 연구가 진행되고 있다. ITO 대체 투명전극으로 다양한 재료들이 연구가 되고 있으며, 그 중 은 나노와이어(Silver nanowire, AgNW)는 우수한 전기적, 광학적, 기계적 특성으로 ITO대체투명전극으로 가장 적합하다고 평가되고 있다.
은 나노와이어 기반 투명전극을 전자소자에 응용하기 위해서는 패터닝 공정이 필수적으로 수반된다. 일반적으로 감광성 물질을 이용한 포토리소그래피 기법, 레이저를 이용한 패터닝 기법 등을 사용하여 은 나노와이어 기반 투명전극을 패터닝하고 있다. 포토리소그래피, 레이저와 같은 광학적 패터닝 기법은 복잡한 공정과정, 높은 공정비용 및 공정장비 등으로 새로운 패터닝 기법에 대해 연구가 필요하다.
본 연구에서는 기판과 은 나노와이어의 접착력을 제어하여 간단하고 낮은 공정비용을 갖는 은 나노와이어 기반 투명전극 패터닝 기법에 대해 연구하였다. 구체적으로 간단하고 쉽게 이용할 수 있는 자외선-오존 처리기를 이용하여 기판과 은 나노와이어 간의 접착력을 제어하였다. 자외선-오존 처리 시간에 따른 접촉각 측정을 통해 기판과 은 나노와이어 간의 접착력을 계산하였고 은 나노와이어 기반 투명전극을 패터닝 하였을 때 패턴가능 여부를 광학현미경과 FE-SEM을 통해 확인하였다. 그리고 마이크로 사이즈와 다양한 형태의 미세 패턴이 가능함을 FE-SEM과 EDS mapping을 통해 확인하였다. 패턴된 함침형 은 나노와이어 기반 투명전극을 유기태양전지에 적용하여 광전자소자에 응용가능하다는 것을 확인하였다.

#유기태양전지 #패터닝 기법 #은 나노와이어 #유연투명전극 #접착력제어

[그림 차례] i
[표 차례] ii
제 1 장 서 론 1
제 2 장 이론적 배경 3
2.1 투명전극 3
2.1.1 인듐 주석 산화물 (ITO) 4
2.1.2. 카본 나노튜브 (CNT) 6
2.1.3 그래핀 (Graphene) 8
2.1.4 전도성 고분자 (Conducting polymer) 10
2.1.5 은 나노와이어 (Ag nanowire; AgNW) 12
2.2 은 나노와이어 기반 투명전극 13
2.2.1 표면 거칠기 개선한 은 나노와이어 기반 투명전극 13
2.2.2 은 나노와이어 기반 투명전극 패터닝 기법 15
2.3 접착력 17
2.3.1 기계적 맞물림 (Mechanical interlocking) 17
2.3.2 확산 이론 (Diffusion theory) 19
2.3.3 정전기 이론 (Electrostatic theory) 20
2.3.4 흡착 이론 (Adsorption theory) 21
2.3.5 화학 결합 (Chemical bonding) 22
2.3.6 약한 계면층 (Weak boundary layer) 23
2.4 표면에너지 23
2.4.1 젖음 (Wetting) 24
2.4.2 접촉각 (Contact angle) 26
2.4.3 표면에너지 계산 방법 26
2.4.4 work of adhesion 28
2.5 표면처리 30
2.5.1 자외선-오존 처리 (Ultraviolet-ozone treatment) 30
2.5.2 플라즈마 처리 31
2.6 유기태양전지 34
제 3 장 실 험 37
3.1 은 나노와이어 기반 투명전극 37
3.2 함침형 은 나노와이어 기반 투명전극 39
3.3 패턴된 함침형 은 나노와이어 기반 투명전극 42
3.3.1 기판과 은 나노와이어 간의 접착력 제어 46
3.3.2 접착력 제어를 통한 함침형 은 나노와이어 패터닝 47
3.3.3 마이크로 사이즈의 미세 패터닝 47
3.4 분석 49
3.4.1 표면 저항 측정기 (4-point probe) 49
3.4.2 UV-VIS-NIR 분광 분석 50
3.4.3 광학현미경 (Optical microscopy) 50
3.4.4 주사전자현미경 (Field emission-scanning electron 51
3.4.5 접촉각 측정기 (Contact angle) 51
3.4.6 원자현미경 (AFM) 52
3.4.7 X-선 광전자 분광분석 52
제 4 장 결과 및 고찰 53
4.1 은 나노와이어 기반 투명전극 53
4.2 함침형 은 나노와이어 기반 투명전극 56
4.2.1 전기적, 광학적 특성 분석 56
4.2.2 AFM을 통한 표면 거칠도 해결 57
4.3 패턴된 함침형 은 나노와이어 기반 투명전극 59
4.3.1 다양한 표면 처리 방법을 통한 패턴 59
4.3.2 자외선-오존 처리 시간에 따른 접착력 제어 63
4.3.3 은 나노와이어 밀도에 따른 접착력 제어 70
4.3.4 마이크로 사이즈의 미세패턴 82
4.4 패턴된 함침형 은 나노와이어 기반 투명전극의 유기태양전지 91
제 5장 결론 94
[참고 문헌] 95

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