값비싼 은나노소재 대체 가능한 차세대 소자 개발

▲ 구리-구리, 틴 코어-쉘 나노입자의 TEM 이미지

유연ㆍ저가 구리전극 제조기술 상용화 앞당겨

값비싼 은나노소재 전극을 대체할 수 있는 차세대 소자가 개발됐다.

한국화학연구원은 그린화학소재연구본부 최영민ㆍ정선호 박사 연구팀과 박장웅 울산과기대 신소재공학부 교수가 공동으로 구리나노입자 표면에 구리-주석 합금상을 형성시킨 새로운 나노입자를 개발했다고 18일 밝혔다.

터치스크린패널, 투명 유연 디스플레이, 조명 등 프린터블 전자제품에 필수적으로 들어가는 전극을 좋은 성능으로 저렴하게 생산할 수 있는 기술이다.

프린터블 소자 제작에서 기본 요소 소재는 전극소재다. 따라서 좋은 품질의 전극을 위해선 고전도성을 만족시킬 수 있는 금속나노입자 합성기술이 필요하다. 기존 은나노노소재는 성능이 우수하지만, 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다.

연구팀은 지난해 2월 저가로 높은 전도성을 지닌 ‘구리나노입자’ 합성기술을 개발했다.

연구팀은 이어 구리나노입자 표면에 구리-주석 합금상을 형성시킨 새로운 나노입자를 개발했다. 구리나노소재의 장점을 극대화하면서 기존의 단점을 개선했다.

구리-주석 합금은 녹는점이 낮아서 순간적으로 적은 양의 빛으로도 높은 전도성을 띄며 전극을 잘 형성한다. 다만, 투명한 저가 기판은 빛과 열에 의해 잘 손상된다. 그러나 이번 개발된 기술로 전자회로를 만들면 에너지를 적게 줘도 돼 투명 기판의 손상도가 적다.

또 기존 입자에 에너지를 줄 때는 열처리를 했으나 시간이 많이 소요되고 높은 온도 탓에 기판에 손상을 줄 수 있어 연구팀은 급속광소결 기술을 도입했다. 이 기술은 입자에 1000분의 1초 단위로 순간적인 빛을 쏴 물리적ㆍ화학적 특성을 변화시킬 수 있는 기술이다.

최영민 박사는 “이 기술은 기존 소재보다 대기 중에서 대면적으로 저온 급속광소결이 가능해 저가 유연투명전극으로 활용할 수 있다”고 연구의의를 밝혔다. 최소망 기자 somangchoi@