소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

표면기술연구본부

표면기술연구본부

실장 박성규

연구실 소개

나노표면연구실은 기능성 나노소재 및 나노구조화 공정기술을 기반으로 환경/디스플레이/바이오 산업 핵심 기술 개발을 목표로, 현재 대면적 플라즈마 표면처리를 통한 폴리머 나노구조 형성, 플라즈모닉 센싱용 기판소재 및 나노-바이오 센서, 유연기기용 투명 전도성 기판 및 소자 연구를 진행하고 있다.

055-280-3632

주요 실적

고감도 분자센서용 감지소재 관련 논문 게재 3편, 국내외 특허 등록 4건 및 출원 6건
플렉서블 은 나노와이어 투명전극 관련 미국 특허 1건, 논문 게재 3건, 국내 특허 출원 2건
초박형 금속기반 유연투명전극 관련 논문 게재 2건, 국내 특허 등록 1건, 출원 2건
선형 이온빔 응용 롤투롤 공정을 이용한 폴리머 표면 자가 나노구조화 기술 관련 논문 게재 1건, 국내 특허 등록 4건, 국내 특허 출원 4건 및 국외 출원 1건

주요 연구분야

고감도 감지소재 및 화학/바이오 센서 개발
은 나노와이어 기반 고투과/저저항 플렉서블 투명전극 소재 및 공정 연구
초박형 금속박막 제조 공정 및 이를 적용한 유연투명전극 제조 및 소자 응용 기술
폴리머 나노구조화 메커니즘 규명 및 광특성 제어 (광추출 및 저반사) 폴러머 기판 소재 개발
유연기기용 광추출층 집적형 투명전도성 기판 소재 개발

향후 연구계획

  • 고감도 분자센서 플랫폼 개발 및 센서 응용연구
  • 플렉서블 투명전극을 이용한 차세대 전자소자 응용 기술 개발
  • 광전소자용 금속 나노구조 및 미세박막 특성 규명 및 제조 기술 개발
  • 반사방지 기능성 폴리머 필름 생산용 이온빔 롤투롤 공정 및 소프트 몰드 개발
  • OLED 조명의 저전력화, OPV의 고효율화를 위한 유연기기용 기판소재 개발

연구개발 추진실적

고감도 분자센서용 고밀도 금속 나노갭 기판 개발

[과제 소개]

  • 플라즈모닉 나노필러 구조의 표면에너지를 조절함으로써 선택적으로 플라즈모닉 나노갭 구조 내에 분자를 농축시켜 초고감도 화학센서용 감지소재를 개발함

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 플라즈마 표면처리기술에 의한 고종횡비 고분자 나노필러 공정기술 개발
  • 고종횡비 Au 나노필러 구조의 기울임 효과에 의한 SERS기판 성능고도화 기술 확보
  • 원천기술개발을 통한 스마트 AAA급 특허 확보 및 우수 논문 게재

초박형 금속 박막을 이용한 투명전도막 기술 개발

[과제 소개]

  • 수 나노미터에서 연속적인 금속박막 형성이 가능한 반응스퍼터링 공정을 기반으로 고투명, 저저항 유연전도막 제조 및 유연광전소자로의 적용

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 반응스퍼터링 공정에서 산소 도핑에 의한 고도전 Ag 및 Cu 금속의 3차원성장을 2차원 성장거동으로 제어
  • 10 nm이하의 두께에서 2차원 연속박막 형성을 통해 유연기판상에서 기존 ITO로는 구현하지 못한 뛰어난 광학 투과도와 전기 전도도를 확보
  • 유연소자로의 적용 및 소자효율 향상 확인

광추출 기능이 집적된 투명전도성 유연기판의 롤투롤 공정화를 위한 소재/공정 평가

[과제 소개]

  • 유연소재 기반 정보/에너지 기기 제조를 위한 고투과/저저항의 유무기 하이브리드 투명전도성 기판소재를 개발함

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 폴리머 표면 자가나노구조화 기술을 응용한 투명전도성 유연기판 표면 상 광추출층 형성기술 개발
  • 광추출 기능성 투명전도성 기판을 활용한 소면적(<1cm2) OLED 소자의 전류효율 향상
  • 광추출 기능 집적형 투명전도성 유연기판의 롤투롤 제조를 위한 배선인쇄, 함몰전사용 배선, 기판소재 평가

연구개발 성공사례

시인성이 개선된 은 나노와이어 투명전극 개발

[과제 정보]

  • 연구책임자 : 김창수 박사
  • 전화 : 055) 280-3696
  • E-mail : 이메일 확인
  • 연구기간/비용 : 2017.01.01~2017.12.31 / 200,000천원
  • 참여기관 : 일진디스플레이, 덕산하이메탈, 나노이닉스, 고려대학교

[기술의 핵심]

  • 은 나노와이어 기반의 투명전극 소재는 ITO 기반 투명전극 소재 대비 광학적·전기적 특성이 우수하고, 가격이 저렴하여 ITO 기반 투명전극 소재 대체용으로 사용 가능
  • 은 나노와이어 투명전극은 금속 고유의 색상으로 인해 황색(Yellow color)를 띄고 있으며 B* (Yellow index) 값이 ITO 대비 상대적으로 높음
  • 이러한 높은 B*로 인해 전자소자 적용을 위한 패터닝 공정 후 시인성과 투과도를 저해하여 은 나노와이어 투명전극 상용화에 걸림돌로 작용

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 은 나노와이어 기반의 고투과/저저항 투명전극 제작 기술
  • B* 및 Haze 개선 첨가제 기술 (추가 분산제 필요 X, 면저항 변화 X)
  • 내광성/내산화성/내열성이 우수한 투명 Overcoating 제작 기술
  • 유연 투명전극을 이용한 차세대 전자소자 응용 기술

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 해외특허 등록 : 1건(미국 9,881,713)
  • 국내특허 출원 : 2건(2017-10-00145371 외 1건)
  • 국내외 논문 게재 : 3건
  • 국내외 학술회의 발표 : 42건

[기술효과 및 활용분야]

  • 디스플레이, 스마트폰 등 터치패널용 투명전극
  • OLED 면조명, 투명히터 및 투명 EMI 차폐필름