내구성 높인 휘는 OLED 나오나 … 고려대 김태근 교수팀, 다기능 메시 투명 전극 개발

고려대학교는 전기전자공학부 김태근 교수 연구팀이 차세대 유연한 광전자 소자(OSC·OLED)와 뉴로모픽(신경계 모델 구현 시스템) 메모리 장치에 적용할 수 있는 다기능 메시(Mesh) 투명 전극을 개발했다고 3일 밝혔다.

투명 전극은 디스플레이, 헬스케어, 소프트 로봇공학, 에너지 등 다양한 분야에서 장치의 안전성을 오래 유지하는 기술이 필수적이다. 대표적으로 유연 전극인 금속 나노 네트워크는 높은 전기 전도성과 우수한 강도의 장점이 있지만, 균일성, 제조 공정의 복잡성, 재료 특성에 의한 환경 의존성 등의 문제점을 갖고 있다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 자체 균열 템플릿(표면에 미세 균열을 유도해 금속이나 금속 산화물 메시 구조를 형성하기 위해 사용되는 기판)을 활용했다. 이 템플릿으로 높은 투과도(97.39%), 낮은 면저항(21.24Ω/sq), 5.16eV의 높은 일함수를 갖는 IZVO(바나듐이 도핑된 인듐 아연 산화물) 기반의 고성능·다기능 투명 전극을 개발했다. 개발된 투명 전극은 2000번의 굽힘 시험에서도 높은 투과율과 안정적인 특성을 유지하는 내구성을 입증했다.

연구팀은 개발한 전극의 광전자 장치 적용 가능성을 검증하기 위해 유기태양전지(OSC), 유기발광다이오드(OLED), 뉴로모픽 컴퓨팅용 유연 투명 멤리스터(메모리와 저항의 합성어) 장치에 이를 적용했고, 모두 뛰어난 성능을 확인했다. 특히 유연 투명 멤리스터는 높은 신뢰성과 재현성을 갖춘 우수한 비휘발성 메모리 성능을 보여주며 기본·고급 시냅스 학습 동작을 성공적으로 모방했다.

김 교수는 "이번에 개발된 IZVO 메시 투명 전극은 기존에 깨지기 쉬운 금속 산화물(ITO) 전극을 대체할 대안이다. 높은 전기 전도성, 광학적 투명성, 향상된 기계적 유연성을 제공한다"며 "차세대 유연 광전자 장치 개발의 가속화에 크게 이바지할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 논문은 지난달 26일 나노기술 분야 국제학술지 '나노-마이크로 레터스'에 온라인 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 리더(창의)연구사업 지원을 받았다.