전기방사 나노섬유를 이용한 신축성 키리가미 컨덕터와 포토디텍터

[카리]

금속 나노와이어는 신축 투명 전도체, 배터리, 그리고 센서 등의 stretchable electronic, optoelectronic 응용 분야를 구성하는 기본 요소로서 이를 이용한 연구가 활발히 진행 중이다. 그러나 금속 나노와이어 전도체는 접촉 저항과 낮은 종횡비로 인하여 뛰어난 신축성, 높은 광 투과도, 그리고 낮은 면 저항을 동시에 가지기 어렵다는 한계가 있다. 본 연구에서는 금속 나노섬유와 키리가미 형태의 탄성중합체 기판을 이용하여 높은 신축성과 투명도를 가지는 전도체와 포토디텍터 제작 방법을 제안하고자 한다. 전도체는 전기방사를 이용해 얻어진 연속적이고 긴 나노섬유를 금으로 코팅한 후 키리가미 형태의 기판 위에 전사하여 제작하였다. 이 전도체는 550 nm 파장에서 80%의 광 투과율, 최대 110%의 신축성, 그리고 60%의 변형을 1000번 반복할 수 있는 내구성을 가지고 있다. 이와 더불어 110%의 변형 시 일반적인 금속 나노섬유 네트워크보다 저항의 증가가 3.4 배 적은 특징을 보유하고 있다. 앞서 제작한 전도체를 전극으로 사용하여 키리가미 포토디텍터 또한 개발하였다. 전기방사 나노섬유 표면에 ZnO 증착 후, 수열 방법을 이용하여 자외선을 감지하는 ZnO 나노로드를 성장시켰다. 이 포토디텍터는 550 nm 파장에서 72%의 광 투과율과 80%의 신축성을 보유하고 있다. 또한 80%의 변형을 50번 반복하여 가했을 시 거의 일정한 자외선 감지 능력을 보이고 있다. 이 연구결과는 stretchable optoelectronics 분야의 발전을 촉진할 수 있을 것으로 기대된다.

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