투명 전극은 최근 대면적 터치 스크린, OLED를 비롯한 다양한 광 전자 소자 분야에서 주목 받고 있으며 추후 Wearable 디바이스가 발전함에 따라 투명하고 Stretchable한 특성에 대한 요구가 증가할 전망이다. 현재 투명 전극 주로 사용하고 있는 Indium-Tin-Oxide(ITO)는 90% 이상의 고 투과율과 낮은 면 저항을 가지지만, 공정 단가가 높고 취성이 높다는 단점이 있어 Stretchable 디바이스의 적용에 한계가 있다. 이에 따라 ITO를 대체할 금속 나노 와이어, 전도성 고분자, 탄소 나노 튜브와 같은 물질에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 금속 나노 와이어 중에서 다른 금속보다 전도도가 높은 은을 소재로 만든 은 나노와이어(Silver nanowires, Ag NW)가 용액 공정을 통해 쉬운 대면적 제조가 가능하고 전도도가 높고 유연 소자 적용이 가능하여 ITO를 대체할 물질로 주목 받고 있다.
본 연구에서는 은 나노와이어를 이용한 투명 전극에서 은 나노와이어의 고르지 않은 표면에서 산란광으로 인한 Haze 현상과 고온 고습에서의 산화 불안정성 및 스트레처블한 특성을 구현하기 위한 소재 와 공정에 관한 연구를 진행하였다.
특히, 본 연구에서는 은 나노와이어 합성에서 은 나노와이어 종횡비를 2000이상으로 늘려 동일한 저항에서 은 나노와이어 밀도를 낮춤으로써 산란광의 양을 감소시키고자 하였다. 직경 22 nm의 미세구조를 가지면서 종횡비 2000이상이 되는 은 나노와이어합성을 위해 은 나노와이어 길이 성장에 영향을 미치는 Chloride 및 bromide 이온의 농도를 조정하였고, 은 나노와이어 전구체인 Silver Nitrate(AgNO3)와 캡핑제 역할을 하는 Polyvinyl pyrrolidone(PVP)의 반응 속도를 맞추기 위해 AgNO3의 dropping 시간을 제어하였다.
은 나노와이어를 코팅한 투명 전극필름의 대기 중 노출 시 문제되는 산화 현상을 해결하는 방법으로, 은 나노와이어 네트웍 구조에 Ti를 약 5nm정도로 얇게 코팅하여 은 나노와이어의 산화 안정성을 향상시켰다. 또한 기존의 PET 필름일 아닌 Elastomer 기판으로 변경하여 Stretchable 특성을 향상시켜 향후 Wearable한 디바이스에 적용 가능성을 확인하였다.