유연성·효율 높인 OLED용 복합구조 투명전극 개발

고려대 주병권 교수 "은나노선-IZO-전도성고분자 전극…ITO 대체 가능성"

국내 연구진이 투명전극으로 널리 사용되는 인듐주석산화물(ITO)보다 발광효율과 유연성이 크게 향상된 은(Ag) 나노와이어-인듐아연산화물(IZO)-전도성 고분자 복합구조의 투명 유연 전극을 개발했다.

고려대 주병권 교수와 박영욱 연구교수팀은 은나노와이어, IZO, 전도성 고분자(PEDOT:PSS)를 층층이 쌓은 복합구조체를 이용해 발광효율과 소자 유연성이 대폭 향상된 투명 유연 디스플레이용 전극을 개발했다고 31일 밝혔다.

이 유연 투명전극을 적용한 OLED는 외부양자효율(EQE)이 ITO 전극보다 최대 32%증가한 것으로 확인됐다. 외부양자효율은 결합된 전자가 빛으로 방출되는 비율로 이값이 크면 적은 전력으로도 소자 구동이 가능하다.

디스플레이와 각종 광전자 소자의 전극용 물질로는 전도도와 투명도가 우수한 ITO가 널리 사용되지만, ITO는 가격이 비싸고 제작에 고온공정이 필요하며 깨지기 쉬워 유연한 소자에는 활용하기가 어렵다.

연구진은 이 연구에서 단일재료로는 ITO와 비교할 때 장단점을 모두 가진 IZO와은나노와이어, 전도성 고분자를 층층이 쌓은 복합구조를 만들어 각각의 단점을 보완한 새로운 투명 유연 전극물질을 만들었다.

IZO는 저온공정으로 만들 수 있지만 ITO보다 전도도가 떨어지고, 은나노와이어는 전도도·투명도가 우수하고 가격이 싸지만 산화 등 외부 스트레스에 약하다.

전도성 고분자 PEDOT:PSS는 유연성은 좋지만 면저항 값이 커 단일전극으로 활용하기에는 한계가 있다.

그러나 은나노와이아 박막층 위에 IZO를 입혀 은나노와이어를 산화 등 외부 스트레스로부터 보호하고 IZO 층 위에 PEDOT:PSS 코팅을 한 복합구조의 유연 투명 전극물질은 박막의 거칠기가 개선되고 소자 효율도 높아진 것으로 나타났다.

주 교수는 "은나노와이어의 한계를 극복하고자 다른 재료와 복합하는 방식은 더욱 진보한 전극 기술로 활용될 것"이라며 "이는 매장량이 부족하고 원가가 비싼 ITO전극을 대체할 가능성을 제시한다"고 말했다.

한국연구재단 학문후속세대양성사업과 한국전자통신연구원(ETRI) 등의 지원으로수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports, 10월 5일 자)에 게재됐다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>