• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.49.1-49.1
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• 2018

신축성 디바이스는 다양한 디자인을 적용할 수 있고 형태에 대한 제약을 최소화 할 수 있어 수요가 점점 증가하고 있다. 신축성 디바이스의 핵심인 신축 전극에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 물결무늬나 코일 형태의 금속 전극, 탄소 소재를 사용한 전극, 하이드로젤 전극 등이 연구되었다. 하지만 이러한 방법들은 공정과정이 복잡하거나, 변형시 전기적 저항 변화가 크다. 또한 단일 소재를 활용한 신축성 전극은 물질적인 한계로 인하여 신축성을 향상시키는 데 한계가 있다. 신축 전극에 많이 사용되는 은 나노와이어는 용액에 분산되어 있어 공정이 쉽고, 좋은 전기적 특성을 가지는 소재이다. 은 나노와이어는 네트워크 형태로 얽혀있어 신축성 있는 배선의 재료로써 좋은 역할을 할 것으로 기대하지만, 은 나노 와이어만 사용하여 제작한 배선은 늘렸을 때 나노와이어들 간의 접촉 불량으로 저항이 증가한다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 배선을 형성하고 있는 금속 나노소재 간 전기적 접촉을 향상시키기 위해 은 나노와이어와 은 나노입자를 섞어 하이브리드 잉크를 제작하여 전극을 형성했다. 하이브리드 잉크로 제작한 전극을 신축성 있는 고분자에 함입하여 신축률에 따른 저항을 평가했다. $175^{\circ}C$에서 열처리한 전극을 5% 늘렸을 때, 단일 소재인 은 나노와이어나 은 나노입자만을 사용한 경우는 전극이 끊어지거나 저항이 175%나 증가했지만, 하이브리드 잉크를 사용했을 때는 16.5% 증가했다.

• 접착 및 계면
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• 제24권2호
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• pp.54-59
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• 2023

은 나노와이어 기반 투명전극은 우수한 전도도와 투과도, 유연성을 가지고 있어 ITO 기반의 유연전극을 대체할 수 있는 차세대 유연투명전극으로 각광받고 있다. 그러나 은 나노와이어 기반 투명전극 제작에 사용되는 은 나노와이어 용액에 대한 이해가 부족하여 전자소자 응용 시 소자의 비정상적인 작동이나 전극 필름의 박리 문제가 종종 발생하곤 한다. 본 연구에서는 은 나노와이어 용액에 대한 이해를 높이고자 은 나노와이어 용액에 사용되는 첨가제 중 하나인 hydroxypropyl methylcellulose 접착력 증진제에 대한 연구를 진행하였으며, 접착력 증진제를 첨가함에 따라 은 나노와이어 용액의 특성이 어떻게 변화되고 이러한 용액을 사용하여 제작된 은 나노와이어 필름의 특성이 어떻게 변화되는지 연구하였다. 용액의 특성으로는 극성성분의 표면장력과 분산 성분의 표면장력이 측정되었으며, 필름 특성으로는 표면 에너지와 표면 형상, 은 나노와이어 밀도, 면저항 등이 분석되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.158-158
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• 2016

최근 유연정보전자소자의 개발이 대두되고 있다. 이러한 개발 동향에 맞춰 정보전자소자의 각 소재를 유연화하는 연구가 진행되고 있다. 이 중 ITO 기반의 기존 투명전극은 투명전극으로써는 매우 높은 성능을 보이지만, 유연성이 매우 낮기 때문에 대체 투명전극에 대한 연구가 필수적이다. 그래핀, 전도성 고분자, Oxide/metal/oxide, 금속나노와이어 등 다양한 유연 투명전극에 대한 연구가 진행되고 있으나 ITO 급의 면저항/투과도를 얻지 못하고 있다. 은나노와이어는 ITO 대체로 주목받는 투명전극 중에 면저항/투과도가 가장 ITO에 유사하면서, 유연성까지 지니고 있는 장점을 가지고 있다. 반면 약 100 nm 직경의 1차원 나노와이어가 랜덤하게 분포되어 있기 때문에, 위치별로 균일성에 대한 이슈가 존재하고, 표면 조도가 매우 높기 때문에 (ITO ~ 1 nm, AgNW > 20 nm) OLED에 적용하기 어려운 문제가 존재한다. 또한 대면적 OLED에 적용하기에는 여전히 저항이 높은 문제가 존재한다. 본 연구에서는 이러한 은나노와이어의 높은 저항 문제를 해결하기 위해, 마이크로 급의 미세금속배선을 보조배선으로 도입하였다. 이러한 보조배선을 통해 대면적 소자에도 전류가 잘 흐를 수 있고, 이러한 전류가 은 나노와이어를 통해 소자 전면적에 균일하게 도달하여, 대면적에서 균일한 발광을 하게 된다. 본 은나노와이어/금속보조배선 구조는 면저항 4 ohm/sqr., 투과도 90%를 달성하였고 이는 기존 ITO보다 우수한 수치이다. 더욱이, 유연성까지 함께 확보하고 있어 유연 전극으로써의 활용도 충분히 가능하다. 이를 활용해 OLED를 제작한 결과 밝기와 발광균일도가 기존의 ITO를 활용한 것보다 훨씬 높아짐을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.95-95
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• 2016

은나노와이어 투명전극은 높은 투과도와 높은 전도도를 가짐과 동시에 높은 유연성을 가지고 있어 차세대 투명전극으로 주목받고 있다. 많은 연구자들이 이를 이용하여 다양한 전자소자에 대한 적용 연구를 수행하고 있고, 터치스크린에 적용한 제품 등이 실제로 선보이고 있다. 하지만 ITO에 비해 높은 생산 단가와 낮은 열적, 환경적인 안정성은 이를 다양한 품목에서 실용화하는데에 있어 문제가 되고 있다. 은나노와이어에 장시간 열이 가해지거나, 습도에 노출되거나, 국소 부분에 높은 열/전류가 가해지게 되면 Rayleigh Instability 현상을 보이며 각각의 나노와이어가 끊어지는 현상이 발생한다. 또한, 공기 중의 수분에 의한 산화가 발생하는 문제도 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상부에 이종의 물질을 덮어 Passivation을 수행하지만, 이는 생산 단가의 상승으로 이어진다. 본 연구에서는 플라즈마 기술을 활용하여 은나노와이어의 특성을 강화시키는 연구를 수행하였고, 이종의 물질 형성 없이 전기적, 환경적 안정성을 향상시킬 수 있었다. 또한 전기적 특성의 향상으로 인해 더 적은 은나노와이어의 양으로도 같은 전기적 특성을 가질 수 있었고, 이를 통해 높은 투과도/재료소모 절감의 효과를 동시에 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.383-383
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• 2012

최근 나노 소재의 활용 가능성이 확대되어감에 따라 다양한 소재의 나노구조체에 대한 연구가 진행되어 왔다. 그 중 은(Silver)은 열전도율과 전기전도율이 가장 우수한 금속으로 다양한 형태의 은 나노 입자를 형성할 수 있고. 이를 탄소, 비석, 고분자 등의 기판에 다양한 방법으로 성장시키는 연구가 진행되었다. 기판으로 사용되는 재료 중 탄소 복합소재는 내열성, 화학적 안정성, 열전도성, 저열팽창성에 따른 치수 안정성, 유연성 등의 우수한 특징을 지니고 있으며 최근까지 방열 소재로서 활용되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유의 표면에 다양한 결정 구조를 가지는 Ag seed 입자를 형성하고 폴리올 공정을 통하여 와이어 형태의 나노구조체를 성장시켜 그 형상제어 특성을 FE-SEM을 통하여 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.487.1-487.1
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• 2014

현재 전 세계 태양광 시장의 주류를 이루는 단결정 실리콘 태양전지의 효율적 한계를 뛰어넘기 위하여 여러 가지 기술적 구조적 시도들이 이루어지고 있다. 그 중 기존의 피라미드 형태의 텍스쳐링 표면 대신 나노와이어 형상을 가지는 태양전지 개발이 주목을 받고 있다. 실리콘 웨이퍼 표면에 나노와이어가 수직 배열되어 있거나 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있을 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면보다 반사도가 월등히 낮아져 light trapping을 기대할 수 있어 태양전지 개발에 응용하기 위한 나노와이어 형상 최적화에 본 연구의 목적이 있다. 실리콘 나노와이어 합성법에는 여러가지 방법들이 있으나 본 연구에서는 비교적 짧은 시간과 상온에서 공정이 이루어지는 무전해 식각법을 이용하여 실리콘 나노와이어를 합성하였다. 무전해 식각법은 은 이온과 실리콘 사이에서 일어나는 산화-환원 반응이 나노와이어 합성의 주요 기전이기 때문에 균일한 나노와이어를 형성하기 위하여 균일한 은 박막 형성과 적절한 반응시간이 요구된다. 본 연구에서는 반응시간을 조절하여 나노와이어의 길이 변화와 반사도의 변화를 FE-SEM과 UV-Vis-NIR spectroscopy를 통하여 관찰하였고 그 결과 나노와이어가 실리콘 웨이퍼 표면에 수직 배열되어 있는 형태와 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있는 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면에 비해 월등히 향상된 반사율을 얻을 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.73-76
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• 2020

은 나노와이어는 금속 특유의 고전도 특성, 낮은 Percolation threshold 및 고투과 특성을 나타내어 차세대 투명전극 물질로 각광받고 있다. 이를 플렉서블 및 웨어러블 디바이스, 전자피부 디바이스 등과 같은 다양한 분야에 활용하기 위해서는 은 나노와이어 전극을 필요한 형태로 패터닝 하기 위한 기술이 필수적으로 요구된다. 일반적으로, 은 나노와이어를 패터닝하기 위한 공법으로는 포토리소그래피 및 에칭, 프린팅, 레이저 Ablation 등을 들 수 있으나, 이러한 패터닝 기술들은 공정 절차가 복잡하거나 높은 공정 비용 등의 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 UV-curable 점착제 기반의 low-cost 은 나노와이어 패터닝 공법을 개발하고자 하였다. 은 나노와이어 네트워크가 형성된 폴리우레탄 필름에 UV 경화형 테이프를 부착하고, UV를 선택적으로 조사한 뒤, 다시 UV 경화형 테이프를 벗겨내는 3단계의 간단한 공정만으로 은 나노와이어 패턴을 성공적으로 형성할 수 있었으며, 간단한 구현 원리 및 분석 결과를 본 논문에서 보고하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.565-565
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• 2012

그래핀(Graphene) 기반의 전계효과 트랜지스터(Field effect transistor) 응용에 있어, 가장 핵심적인 도전과제중 하나는 에너지 밴드갭(Energy bandgap)을 갖는 그래핀 채널의 제작이다. 그래핀은 에너지 밴드갭이 존재하지 않는 반금속(semi metal)의 특성을 지니고 있어, 그 본래의 물리적 특성을 지니고서는 소자구현에 어려움이 있다. 그러나 폭이 수~수십 나노미터인 그래핀 나노리본(Graphene nanoribbon)의 경우 양자구속효과(Quantum confinement effect)에 의하여 에너지 밴드갭이 형성되며, 갭의 크기는 리본의 폭에 반비례한다는 연구결과가 보고된 바 있다. 이러한 이유에서, 효과적이며 실현가능한 그래핀 나노리본의 제작은 필수적이다. 본 연구에서는 은 나노 와이어(Ag nanowire)를 기반으로 한 그래핀 나노리본의 합성을 연구하였다. 은 나노와이어를 열화학 기상증착법(Thermal chemical vapor deposition)을 이용, 아세틸렌(Acetylene, C2H2) 가스를 탄소공급원으로 하여 그래핀을 나노와이어 표면에 합성하였다. 합성과정에서 구조에 영향을 미치는 요인인 합성온도와 가스의 비율, 압력 등을 조절하여 최적화된 합성조건을 확립하였다. 합성된 나노리본의 특성을 라만분광법(Raman spectroscopy)과 주사전자 현미경(Scanning electron microscopy), 투과전자현미경(Transmission electron microscopy), 원자힘 현미경(Atomic force microscopy)를 통하여 분석하였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2003년도 춘계학술강연 및 발표대회
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• pp.34-34
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• 2003

전기설()폭발(Electric Wire Explosion)법은 고밀도 전류를 금속와이어에 인가시키면 저항 발열에 의해서 금속와이어가 빠르게 가열되고, 수$\mu$sec 이내에 초기체적에 비해 2~3배나 팽창한 후 폭발하는 현상을 이용하여 나노분말을 제조하는 방법으로써, 다른 제조방법에 비해 값싼 비용으로 1~50$\mu$sec의 짧은 시간동안 극히 높은 온도($10^4~10^6K$)에 도달하기 때문에, 와이어 전체가 동시에 기화하여 원재료의 조성을 갖는 분말의 합성이 가능하며, 공급되는 에너지와 시간, 챔버의 용적과 압력을 제어함으로써 평균 분말 크기를 조절할 수 있다는 잇점이 있다. 또한, 금속 와이어 주위의 분위기를 조절함으로써 금속나노분말뿐만 아리나 산화물$\cdot$질화물$\cdot$탄화물 분말, 합금 분말, 화학적 화합물이나 복합재료 나노분말들을 만들 수 있어서 여러 산업분야에 대한 응용이 크게 기대되고 있다. 본 연구에서는 전기선()폭발 챔버(Fig. 1) 와 최대 20kV까지 제어 가능한 고출력 펄스 전원장치를 자체 제작하고, 이를 이용하여 은(Ag)나노분말 합성에 대한 실험을 행하였다. 이렇게 제조된 분말은 SEM, XRD, PSA, BET 등을 이용하여 비교분석 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.118-118
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• 2018

Indium tim Oxide (ITO) 의 idium 공급 제한과 그 고유한 특성상 유연기판에 적용에는 한계가 있어 대체 물질 개발이 활발히 이뤄지는 가운데, 금속나노와이어는 그 중에서도 각광받는 물질 중 하나이다. 금속나노와이어 네트워크는 높은 전기 전도성, 투명성과 같은 많은 이점을 가지며 유연기판에 다양한 방법으로 손쉽게 제조할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 금속나노와이어는 자체의 고유한 표면 거칠기 및 접착 문제 등으로 인해 그 한계를 가지며, 또한 polynivnylpyrolidone (PVP)의 코팅이 불가피하기 때문에 나노와이어 간의 높은 접촉저항 및 junction 문제는 해결과제로 남아있다. 본 연구에서는 이러한 금속나노와이어의 문제를 극복하기 위해 유도전류에 의해 와전류를 발생시켜 나노와이어 junction 부분에서 짧은 시간동안 국소적으로 용접시킬 수 있는 induction coil system을 구축하였다. 금속나노와이어 전극 기판의 투명도를 유지하며 기판과 나노와이어에 영향을 미치지 않고 electric field를 통해 nano-welding 하는 효과를 기대하였다. 그 결과, 실험에 사용한 은나노와이어와 구리나노와이어는 초기 투과도를 유지하면서 면저항을 각각 약 68 %, 50% 감소하는 효과를 보였다. 또한 표면 이미지 측정을 하여 표면 거칠기도 감소하였음을 확인하였으며, welding됨에 따라 내구성 향상에도 영향을 미쳤음을 bending test 와 adhesion test를 통해 그 특성이 향상되었음을 확인하였다. 본 연구에서 실시한 와전류를 이용한 나노용접 방법은 건식방법이며 열이 직접적으로 발생하지 않기 때문에 모든 종류의 금속 나노와이어에 적용될 것으로 기대하며, 짧은 시간과 저렴한 비용으로 넓은 영역에 적용 가능하다는 장점을 가져 다방면에 활용 가능할 것으로 기대한다.