KR101514743B1 - 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법 및 이에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법 및 이에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극에 관한 것으로, 상세하게는 기판 상에 SiO2 패턴을 형성하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 SiO2 패턴 상에 금속 시드(seed) 층을 형성하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2의 금속 시드 층으로부터 환원제 및 금속 전구체가 포함된 용액을 이용하여 나노와이어를 성장시키는 단계(단계 3);를 포함하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법 및 이에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 제공한다.
본 발명은 SiO2로 패턴된 기판상에 금속 시드(seed)층을 형성하여 금속 나노와이어를 성장시킴으로써, 종래 금속 나노와이어를 먼저 합성하고 이를 코팅 후 패터닝 하던 것과 달리, 복잡하고 어려운 공정이 요구되지 않아 간편하며 제작 비용이 감소하는 효과가 있다. 또한, 기판 상에서 직접 나노 와이어가 합성되므로, 기판과 나노 와이어간의 접착성이 증대될 수 있다.
본 발명은 SiO2로 패턴된 기판상에 금속 시드(seed)층을 형성하여 금속 나노와이어를 성장시킴으로써, 종래 금속 나노와이어를 먼저 합성하고 이를 코팅 후 패터닝 하던 것과 달리, 복잡하고 어려운 공정이 요구되지 않아 간편하며 제작 비용이 감소하는 효과가 있다. 또한, 기판 상에서 직접 나노 와이어가 합성되므로, 기판과 나노 와이어간의 접착성이 증대될 수 있다.
Description
본 발명은 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법 및 이에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극에 관한 것으로, 기판 상에 미리 SiO2 패턴을 형성한 후, 패턴 상에 금속 나노와이어를 성장시키는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법 및 이에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극에 관한 것이다.
투명 도전체는 고투과율 절연 표면 또는 기판 상에 코팅된 얇은 도전막을 말한다. 투명 도전체는 적절한 광학적 투명성을 유지하면서 표면 도전성을 갖도록 제조될 수 있다.
이와 같은 표면 도전 투명 도전체는, 평판 액정 표시 장치(flat liquid crystal display), 터치 패널(touch panel), 전자 발광 장치(electroluminescent device),박막 광전지(thin film photovoltaic cell) 등에서 투명 전극들로서 널리 사용되고, 대전 방치층 및 전자기파 차폐층으로 널리 사용되고 있다.
상기 투명 도전체를 이용한 투명전극은 투명 전자소자 및 유연 인쇄전자소자 등을 구현하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다.
일반적으로 잘 알려진 투명전극으로는 ITO(Indium doped Tin Oxide)가 있으며, 최근에 탄소 나노튜브, 전도성 고분자 또는 은 나노와이어를 이용하여 투명전극을 제조하려는 시도가 많이 이루어지고 있다.
인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)과 같은 금속 산화물(vacuum deposited metal oxide)은 유리(glass)와 중합체 막(polymeric film)과 같은 유전체 표면들에 대해 광학적 투명성 및 전기적 도전성을 제공하기 위한 산업 표준 물질이다.
이러한 ITO 전극의 경우 80% 이상의 투과도와, 10 내지 50 Ω/□의 낮은 면저항 특성으로 투명전자소자 응용에 널리 활용되고 있다.
그러나, 금속 산화막은 약하고 휨이나 다른 물리적인 스트레스들에 의해 손상되기 쉽다. 또한, 이들은 높은 도전성 수준들을 달성하기 위해 높은 증착온도 및/또는 높은 어닐링(annealing) 온도를 요한다.
또한, 플라스틱 및 유기 기판들, 예를 들어 폴리카보네이트와 같이 습기를 흡착하기 쉬운 기판들에게 금속 산화막의 접착력이 또한 문제될 수 있어, 플렉서블(flexible) 기판 상에 금속 산화막을 적용하는 것은 매우 제한된다.
더구나, 금속 산화막을 증착하기 위해서는 스퍼터링 또는 화학증착법과 같은 진공 증착 공정을 수행해야 하는 데, 이는 비용이 많이 들고 특수한 장비가 필요하며, 또한 패턴 및 회로를 형성할 때 전형적으로 포토리소그래피와 같이 비용이 많이 드는 패터닝 공정을 수행해야 하는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여, 단일벽 또는 이중벽의 탄소나노튜브를 스프레이 코팅 또는 프린팅 코팅하여 투명전극을 형성하거나, PEDOT과 같은 전도성 고분자를 프린팅하여 투명전극 구현하는 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 90 % 이상의 투과도및 ITO에 비견한 우수한 전기전도 특성을 갖는 투명전극을 제조하기 위해서는 은 나노와이어와 같은 금속 나노와이어의 사용이 최적의 해법이라고 생각되고 있다.
한편, 나노 입자는 같은 화학적 조성을 갖는 벌크상의 재료들과 비교하여 독특한 전기적, 자기적, 광학적, 기계적 성질들을 나타내기 때문에 전자재료, 센서, 흡착제, 크로마토그래피의 충진제, 촉매 담체 등 광범위한 분야에서 응용되고 있다.
특히, 그 중에서도 일차원적 구조(rods, wires, tubes, belts)를 가진 여러 금속 물질들은 나노 크기의 장치를 이루는데 중요한 역할을 할 것이라 기대되고 있다. 나노와이어는 최근 일차원 구조를 가진 물질 중 그것들의 제조와 특성 평가에 관한 연구들이 활발히 수행되고 있다.
은 나노와이어의 경우 단축의 폭이 10 내지 100 ㎚ 이고, 장축의 길이가 3 내지 100 ㎛의 범위를 가지고 있어, 소량의 은 나노와이어가 네트워크화되어 서로 그물망처럼 연결되어 있으며, 높은 전기전도도 특성과 80~90% 이상의 투명도 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
현재까지 개발된 은 나노와이어 투명전극은 은 나노와이어를 합성한 후 이를 잉크 또는 페이스트화 하여 기판에 스핀코팅, 스프레이코팅 등의 전면코팅을 실시하여 형성하였다.
상기의 방법으로 제작된 은 나노 와이어 투명전극의 경우, 고출력 레이져로 태워서 패턴을 형성하는 등 패터닝 공정이 어렵거나 복잡한 문제점이 있었다. 또한, 기판과 은 나노 와이어 간의 접착성을 향상시키기 위해 무기필러를 첨가하거나, 보호용 고분자물질을 사용하여 보호막과 따로 형성해야 하는 번거로움이 있었다.
은 나노와이어 투명전극과 관련된 종래의 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2013-0072064호에서는 나노 와이어 조성물 및 투명전극 제조 방법이 개시된 바 있다. 구체적으로는, 나노 와이어 조성물을 준비하는 단계; 상기 나노 와이어 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및 상기 나노 와이어 조성물을 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 나노 와이어 조성물은, 금속 나노 와이어; 유기 바인더; 계면활성제; 및 용매를 포함하고, 상기 금속 나노 와이어는 직경이 30㎚ 내지 50㎚, 길이가 15㎛ 내지 40㎛이며, 상기 금속 나노 와이어의 중량 백분율은 0.01% 내지 0.4% 인 투명 전극 제조 방법이 개시된 바 있다.
그러나, 상기의 제조방법으로 투명전극을 제조하는 경우, 패턴형성시 공정이 복잡하며, 패턴 형성된 전극과 기판의 부착성이 용이하지 않은 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 부착성과 전극패턴성이 향상된 금속 나노와이어 투명전극의 제조방법에 대해 연구를 수행하던 중, 기판 위에 SiO2로 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 따라 금속 시드(seed)로부터 금속 나노와이어를 성장시키는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은
패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은
상기 방법에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
기판 상에 SiO2 패턴을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 SiO2 패턴 상에 금속 시드(seed) 층을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 금속 시드 층으로부터 환원제 및 금속 전구체가 포함된 용액을 이용하여 나노와이어를 성장시키는 단계(단계 3);를 포함하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 방법에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극을 제공한다.
본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법은, SiO2로 패턴된 기판상에 금속 시드(seed)층을 형성하여 금속 나노와이어를 성장시킴으로써, 종래 금속 나노와이어를 먼저 합성하고 이를 코팅 후 패터닝 하던 것과 달리, 복잡하고 어려운 공정이 요구되지 않아 간편하며 제작 비용이 감소하는 효과가 있다.
또한, 기판 상에서 직접 나노 와이어가 합성되므로, 기판과 나노 와이어간의 접착성이 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법을 나타낸 모식도이고;
도 2는 본 발명에 따른 금속 나노와이어의 형성과정을 나타낸 모식도이고;
도 3은 실시예 1에서 제조된 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 나노와이어의 형성과정을 나타낸 모식도이고;
도 3은 실시예 1에서 제조된 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
본 발명은
기판 상에 SiO2 패턴을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 SiO2 패턴 상에 금속 시드(seed) 층을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 금속 시드 층으로부터 환원제 및 금속 전구체가 포함된 용액을 이용하여 나노와이어를 성장시키는 단계(단계 3);를 포함하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법을 제공한다.
이때, 본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법의 일례를 도 1의 그림을 통해 개략적으로 도시하였으며,
이하, 본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 기판 상에 SiO2 패턴을 형성하는 단계이다.
종래에는 금속 나노와이어를 합성한 후, 이를 잉크 또는 페이스트화 하여 기판에 전면코팅 실시 후, 고출력 레이저로 태워서 패턴을 형성하는 등 패터닝 공정이 어렵거나 복잡한 문제점이 있었다.
반면, 본 발명에 따른 투명전극 제조방법에서는 단계 1에서 SiO2 패턴을 미리 형성한 뒤, 상기 패턴 상에 금속 나노와이어를 성장시키기 때문에 공정이 간단하며, 기판에 직접 나노와이어를 성장시키기 때문에 기판과 금속 나노와이어 간의 부착성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로는, 기판 상에 금속 나노와이어를 형성하고자 하는 영역에 포토레지스트 층을 형성시키고, 반대되는 영역은 노출시켜 노출된 영역을 SiO2에칭액으로 식각시킴으로서, 금속 나노와이어를 형성하고자 하는 영역에만 SiO2층을 남겨두는 단계를 포함하여 SiO2 층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1의 SiO2 패턴 상에 금속 시드(seed) 층을 형성하는 단계이다.
구체적으로는, 상기 단계 1의 SiO2 패턴이 형성된 기판에 SiO2 상에만 금속 시드가 선택적으로 결합하도록 처리하여, SiO2 표면에만 금속 시드층을 형성하는 단계이다.
이때, 상기 단계 2의 금속은 귀금속류일 수 있으며, 상기 귀금속류는 백금, 금, 은 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 상기 금속이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 2의 금속 시드 층의 형성은 커플링제를 이용하여 수행할 수 있다.
상기 커플링제는 기판 상의 SiO2 층에만 선택적으로 반응할 수 있다. 따라서, SiO2가 형성된 기판을 커플링제와 반응시켜 SiO2 표면에만 커플링제를 선택적으로 흡착시킨 후, 이를 다시 금속 시드용액에 침지시켜 SiO2 표면에만 금속 시드층을 형성할 수 있다.
이때, 상기 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실레인, 4-아미노프로필트리메톡시실레인 및 4-아미노부틸트리메톡시실레인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노알킬실레인 군을 사용할 수 있으나, 상기 커플링제가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2의 금속 시드 층으로부터 환원제 및 금속 전구체가 포함된 용액을 이용하여 나노와이어를 성장시키는 단계이다.
구체적으로는, 금속 시드층이 형성된 기판을 환원제 및 금속전구체가 포함된 용액에 침지시키면, 금속 시드 층에 금속 전구체가 환원되면서 금속 나노와이어가 성장하는 단계이다.
종래에는, 금속 나노와이어를 합성한 후, 다시 이를 잉크 또는 페이스트화 하여 기판에 전면코팅을 실시하여 공정이 복잡하였다.
반면, 본 발명에 따른 투명전극 제조방법에서는 직접 기판 위에 금속 나노와이어를 성장시키기 때문에 공정이 간단하며, 기판에 직접 나노와이어를 성장시키기 때문에 기판과 금속 나노와이어 간의 부착성을 향상시킬 수 있다.
상기 단계 3의 금속 나노와이어의 성장은 상기 단계 3의 용액에 리간드를 더 포함하여 수행할 수 있다.
상기 리간드는 노출된 금속 시드 층과 강한 결합을 할 수 있다. 따라서, 금속 시드층의 하부 부분은 강한 결합을 하고 있는 리간드가 없으므로, 금속 시드층이 형성된 기판을 상기 리간드, 환원제 및 금속전구체가 포함된 용액에 침지시키면, 노출된 금속 시드 층은 리간드와 먼저 강한 결합을 유지하고 있어 금속 전구체와의 결합을 막고, 금속 시드 층의 하부부분으로부터 수직으로 금속 나노와이어가 성장할 수 있다. 즉, 금속 나노와이어는 SiO2 층과 금속 시드 층 사이의 계면에서 계속 성장할 수 있다.
이때, 상기 리간드는 mercapto aliphatic acid 및 mercapto aromatic acid으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 상기 리간드는 4-mercaptobenzoic acid, 4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid 및 3-mercaptopropionic acid로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 상기 리간드가 이에 제한되는 것은 아니며, 형성하고자 하는 금속 전극과 강한 결합을 할 수 있는 리간드를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
상기 단계 3의 환원제는 금속 전구체로부터 금속을 환원시켜, 금속 나노와이어가 성장할 수 있도록 한다.
이때, 상기 환원제는 L-아스코르브산, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 보로하이드라이드, 하이드라진, 구연산 또는 그 염 및 환원당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 상기 환원제가 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 3의 금속 전구체는 AgNO3, AgCl, AgNO3, HAuClO4, H2PtCl6 및 H2Pt(OH)6 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 상기 금속 전구체가 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 단계 1의 SiO2 패턴을 형성한 후, O2 플라즈마 또는 UV오존처리를 5분 내지 1시간 동안 수행하여 표면을 친수성으로 만드는 단계를 더 포함할 수 있다.
표면을 친수성으로 만드는 경우, 커플링제가 더욱 용이하게 SiO2 상에만 흡착할 수 있다.
또한, 상기 단계 3의 나노와이어를 성장시킨 후, 고분자 보호막을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
고분자 보호막을 상기 단계 3의 나노와이어 투명전극 위로 코팅하는 경우에, 금속 나노와이어와 기판과의 접착성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 고분자는 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스, 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리퍼퓨릴알콜, 폴리스티렌, 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 상기 고분자가 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 단계 2의 금속 시드 층의 금속과, 상기 단계 3의 금속 나노와이어의 금속은 동일한 것일 수 있다.
또한, 본 발명은,
상기 제조방법에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극을 제공한다.
본 발명에 따른 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극은, SiO2로 패턴된 기판상에 금속 시드(seed)층을 형성하여 금속 나노와이어를 성장시킴으로써, 종래 금속 나노와이어를 먼저 합성하고 이를 코팅 후 패터닝 하던 것과 달리, 복잡하고 어려운 공정이 요구되지 않아 간편하게 제작될 수 있어 저렴한 가격으로 제공할 수 있다.
또한, 기판 상에서 직접 나노 와이어가 합성되므로, 기판과 나노 와이어간의 접착성이 증대되고, 미리 패턴이 형성되어 있어 부착성과 전극 패턴성이 모두 향상된 금속 나노와이어 투명전극을 제공할 수 있다.
<실시예 1>
단계 1: 유리기판상에 전극패턴과 반대되는 영역에 포토레지스트층을 형성시켜 SiO2층의 노출을 방지하고, 반대로 원하는 패턴의 유리표면 SiO2 층은 노출시켰다.
노출된 SiO2층을 O2플라즈마 또는 UV오존처리를 10분 동안 수행하여 표면을 친수성으로 만들었다.
단계 2: 5 내지 10mM의 3-아미노프로필트리에톡시실레인(APTES) 커플링제에 상기 단계 1의 SiO2가 형성된 기판을 0.5 내지 1시간 동안 반응시켜 SiO2 표면에만 APTES를 선택적으로 흡착시켰다.
sodium citrate tribasic dihydrate 수용액에 안정화된 은 시드(seed) 용액 에 2시간 동안 담궈둔 후 초순수에 2회 정도 수세시켜 APTES 표면에만 은 시드층을 형성하였다.
단계 3: 은 시드층이 형성된 기판을 4-mercaptobenzoic acid (MBA)리간드 30 mM 와 L-ascorbic acid 환원제 260 mM 및 금속 전구체 AgNO3 100 mM 가 포함된 용액에 15 내지 30분 동안 침지하여 은 시드층으로부터 은 나노 와이어를 성장시켰다.
성장이 완료된 후, 초순수에 2 내지 3회 정도 세척한 후 건조시켜 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1의 단계 3에서 3-mercaptopropionic acid 리간드를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 제조하였다.
<비교예 1>
단계 1: 에틸렌 글리콜 환원 방법을 이용하여 은 나노와이어를 합성하였다.
단계 2: 상기 은 나노와이어를 톨루엔에 혼합하여 유리기판에 도포한 후, 기판을 가열하여 톨루엔을 제거하고, 은 나노와이어 투명전극 층을 제조하였다.
단계 3: 상기 은 나노와이어 투명전극에 포토리소그래피 공정을 통해 레이저를 조사하여 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1에서 제조된 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극을 관찰하기 위하여, 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하고 그 결과를 도 3에 도시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 은 나노 와이어가 기판상에 일정하면서도 조밀하게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 간단한 용액공정으로도 부착성이 향상되고 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극의 제조가 가능함을 알 수 있다.
<실험예 2>
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극의 특성을 관찰하기 위하여, 4 포인트 프로브 방식의 기기(MODEL SRM-232장비)를 사용하여 면 저항을 측정하였고, 투과도 측정장비(NDH 5000W)를 이용하여 550nm 파장에서 투과도를 측정하였으며, 3M 테이프를 이용한 필링-오프 테스트를 통해 부착성을 눈으로 확인하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | |
| 면저항(Ω/□) | 17 | 19 | 20 |
| 투과율(%) | 93 | 91 | 90 |
| 부착성 시험 | ○ | ○ | × |
(부착성 판단기준은 ×: 불량, △: 중간, ○: 양호로 나타내었다.)
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 은 나노와이어 투명전극을 제조한 실시예 1 및 실시예 2의 경우가, 기존의 은 나노와이어 합성 후 이를 다시 기판상에 코팅하여 제조하는 비교예 1의 경우보다 면저항 및 투과율에 다른 투명전극의 특성이 우수한 것으로 나타났다.
부착성 면에서도, 은 나노와이어를 기판 상에 직접 성장시킨 실시예 1 및 2의 경우가 비교예 1의 경우보다 우수한 것으로 나타났다.
이를 통해, 본 발명에 따라 제조된 투명전극의 전기적 특성 및 전극으로서의 부착성이 우수하면서도, 간편하며 저렴한 방법으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.
Claims (13)
- 기판 상에 SiO2 패턴을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 SiO2 패턴 상에 금속 시드(seed) 층을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 금속 시드 층으로부터 환원제 및 금속 전구체가 포함된 용액을 이용하여 나노와이어를 성장시키는 단계(단계 3);를 포함하되,
상기 단계 2의 금속 시드 층의 형성은 커플링제를 이용하여 수행되고,
상기 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실레인, 4-아미노프로필트리메톡시실레인 및 4-아미노부틸트리메톡시실레인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노알킬실레인인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 1의 SiO2 패턴을 형성한 후, O2 플라즈마 또는 UV오존처리를 5분 내지 1시간 동안 수행하여 표면을 친수성으로 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 2의 금속은 귀금속류인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 귀금속류는 백금, 금, 은 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 금속 나노와이어의 성장은 상기 단계 3의 용액에 리간드를 더 포함하여 수행하며,
상기 리간드는 mercapto-aliphatic acid 및 mercapto-aromatic acid으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 금속 나노와이어의 성장은 상기 단계 3의 용액에 리간드를 더 포함하여 수행하며,
상기 리간드는 4-mercaptobenzoic acid, 4-mercapto-2-methoxy-benzoic acid 및 3-mercaptopropionic acid로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 환원제는 L-아스코르브산, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 보로하이드라이드, 하이드라진, 구연산 또는 그 염 및 환원당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 금속 전구체는 AgNO3, AgCl, AgNO3, HAuClO4, H2PtCl6 및 H2Pt(OH)6 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노 와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 3의 나노와이어를 성장시킨 후, 고분자 보호막을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 고분자는 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스, 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리퍼퓨릴알콜, 폴리스티렌, 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 2의 금속 시드 층의 금속과, 상기 단계 3의 금속 나노와이어의 금속은 동일한 것을 특징으로 하는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극 제조방법.
- 제1항의 제조방법에 따라 제조되는 패턴이 형성된 금속 나노와이어 투명전극.
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