저렴한 은나노와이어에 인듐아연산화물(IZO)과 전도성 고분자를 결합해 제조원가는 대폭 낮추면서도 성능은 향상시킨 고성능 플렉시블 디스플레이용 전극 제조 기술이 개발됐다. 플렉시블 디스플레이 상용화가 한층 앞당겨질 전망이다.

<주병권 고려대 전기전자공학과 교수>

한국연구재단은 주병권 고려대 전기전자공학과 교수팀이 발광 효율과 유연성이 뛰어난 은나노와이어 기반 복합 전극을 개발했다고 31일 밝혔다.

이번에 개발한 기술은 복합구조 전극 기술로 단일구조 한계를 극복한 것이다. 그동안 디스플레이·광전자소자 전극에는 `인듐주석산화물(ITO)` 단일 소재가 쓰였다. ITO는 고온 공정이 필수적인 데다 유연성이 떨어져 잘 깨지는 한계를 지녔다. 주재료인 인듐이 희귀해 가격이 비쌌다.

연구팀은 대체물질 은나노와이어와 다른 소재를 결합, 기존 소재보다 좋은 성능을 이끌어냈다.

<은나노와이어의 이음 부분이 `인듐 아연 산화물(IZO)`로 덮이고, `전도성 고분자(PEDOT PSS)`로 거친면이 감소하는 모습.>

은나오와이어는 은으로 만든 나노미터크기 와이어 구조체다. 가격이 저렴하면서도 전도도·투과도가 높다. 표면이 거칠어 산화 등 외부 스트레스에 약하고, 전류가 균일하게 퍼지지 않는 것이 단점이다.

연구팀은 은나노와이어 층에 IZO를 결합해 전기 연결을 보완하고, 전도성 고분자(PEDOT PSS)로 거친 복합구조체를 코팅해 유연성을 높였다.

이렇게 만든 소재는 외부양자효율(결합된 전자가 빛으로 방출되는 비율)이 기존 ITO 전극보다 32% 높게 나타났다. 외부양자효율이 높으면 적은 전력으로 소자를 작동시킬 수 있다. 새 투명전극은 면저항 값도 40% 이상 낮다.

주병권 교수는 “은나노와이어 한계를 극복하기 위해 다른 재료와 혼합하는 방식은 더욱 진보한 전극기술로 매장량이 부족하고 원가가 비싼 ITO전극을 대체할 수 있는 가능성을 제시했다”면서 “이는 디스플레이 전극분야에 더욱 진보한 기술을 개발할 수 있는 새로운 패러다임을 제시한 것”이라고 설명했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com