주병권˙박영욱 고려대 전기전자공학과 교수 연구팀은 은 나노와이어, 아연 산화물(IZO), 전도성 고분자(PEDOT:PSS)를 층층이 쌓아올려 결합해 발광 효율과 소자 유연성이 향상된 '투명 유연 디스플레이용 전극'을 개발했다고 31일 밝혔다.

현재 디스플레이와 각종 광전자 소자의 전극용 물질로는 전도도와 투명도가 우수한 '인듐 주석 산화물(ITO)'을 사용한다. 하지만 ITO는 가격이 비싸고 고온 공정에서 제작해야 하며, 잘 깨지는 단점이 있어 유연 소자 활용이 어려웠다.

은 나노와이어(은으로 만들어진 와이어 구조체)는 ITO의 대체물질로서 전도도와 투명도가 우수하며 가격이 저렴하다. 그러나 표면이 거칠고 쉽게 산화가 되는 등 외부 스트레스에 취약하다. 아연 산화물은 투명 전도성 산화물로서 저온공정이 가능하나 ITO에 비해 전도도가 다소 떨어진다.

또 전도성 고분자는 OLED에 자주 쓰이지만 면저항 값이 높아 단일전극으로 활용하기에는 한계가 있다.

연구팀은 은 나노와이어 박막층 위에 아연 산화물 층을 입혔다. 이로 인해 별도의 고온 후처리 없이도 은 나노와이어 간의 연결을 보완하고 산화 등의 외부  스트레스로부터 보호됐다.

연구팀에 따르면 개발한 복합 유연 투명전극을 OLED에 적용했을 때, 외부양자효율(EQE)이 ITO 전극에 비해 최대 23% 증가했다. 외부양자효율은 결합된 전자가 빛으로 방출되는 비율로서, 이 값이 높으면 적은 전력으로 소자 구동이 가능하다.

주병권 교수는 "은 나노와이어의 한계를 극복하고자 다른 재료와 복합하는 방식은 더욱 진보한 전극 기술로 활용될 것이다"며 "이는 매장량이 부족하고 원가가 비싼 ITO전극을 대체할 수 있는 가능성을 제시했다"고 말했다.

이번 연구 성과는국제학술지 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)'에 지난 5일자로 게재됐다.