KR101303590B1 - 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101303590B1
KR101303590B1 KR1020120080486A KR20120080486A KR101303590B1 KR 101303590 B1 KR101303590 B1 KR 101303590B1 KR 1020120080486 A KR1020120080486 A KR 1020120080486A KR 20120080486 A KR20120080486 A KR 20120080486A KR 101303590 B1 KR101303590 B1 KR 101303590B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thin film
carbon nanotube
composite conductive
nanotube layer
Prior art date
Application number
KR1020120080486A
Other languages
English (en)
Inventor
한종훈
신권우
강효경
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020120080486A priority Critical patent/KR101303590B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101303590B1 publication Critical patent/KR101303590B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0036—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

본 발명은 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브를 이용하여 형성되는 전도성 박막의 전기전도성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 기판 위에 금속 박막을 형성한다. 금속 박막 위에 탄소나노튜브를 분산시켜 네트워크 구조의 탄소나노튜브층을 형성한다. 그리고 습식 식각을 통하여 금속 박막을 부분적으로 제거하여 탄소나노튜브층 아래에 부분적으로 금속 박막 성분의 금속 구조체를 잔존시켜, 탄소나노튜브층 밑에 부분적으로 금속 구조체가 잔존하는 구조의 복합 전도성 박막을 형성한다. 이와 같이 복합 전도성 박막은 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브 간의 접촉 상태를 그대로 유지하면서, 탄소나노튜브층 아래에 금속 구조체가 위치하기 때문에, 금속 구조체에 의한 전기전도성이 탄소나노튜브층에 부가되어 복합 전도성 박막의 저항 감소시킴으로써 전기전도성을 향상시킬 수 있다.

Description

복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법{Complex conductive substrate and method of manufacturing thereof}
본 발명은 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합 전도성 박막으로 네트워크 구조의 탄소나노튜브층과 금속 구조체를 구비하는 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브를 포함하는 전도성 박막은 탄소나노튜브에 친수성 작용기를 치환시키거나 또는 수용액계 계면활성제를 이용하여 수분산 탄소나노튜브 용액을 형성하여 기판에 코팅하거나, 또는 유기 용매를 이용하여 탄소나노튜브를 분산시켜 코팅하는 방법으로 형성된다. 이러한 도전성 박막이 형성된 전도성 기판은 투명전극, 면발열체, 정전기방제 및 흡수제, 전자파차폐 필름, 방열 소재, 트랜지스터, 센서 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.
상술한 방법들은 비교적 간단한 방법으로 전도성 박막을 얻을 수 있으나 전기전도성이 낮아서 각종 제품에 적용되는데 어려움이 따르고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기존 종래 기술로는, 탄소나노튜브에 기능기를 치환하여 전도성 박막의 물성을 향상시키는 방법, 탄소나노튜브 분산 용액에 전도성을 향상시킬 수 있는 특정 물질을 첨가하는 방법, 탄소나노튜브층 형성 후 특정 물질로 후처리 코팅하여 탄소나노튜브의 전자구조를 제어하는 방법 등이 있다.
상술한 방법들은 그 개개의 방법에 따라 다음과 같은 특징이 있다.
탄소나노튜브에 기능기를 치환하는 방법은 탄소나노튜브를 화학적 방법으로 특정 기능기를 치환함으로써 탄소나노튜브 상호간, 기판과 탄소나노튜브 사이에 화학적/물리적 결합을 유도시켜 전도성 박막의 물성을 확보할 수 있다. 그러나 이 방법은 탄소나노튜브에 기능기를 도입하는 과정에서 탄소나노튜브 자체의 전도도가 감소하는 문제가 발생할 수 있고, 탄소나노튜브가 외기에 노출됨으로써 환경 안정성이 여전히 취약한 면이 있다.
탄소나노튜브 분산 용액에 전도성을 향상시킬 수 있는 특정 화학물질을 첨가하는 경우에는 탄소나노튜브 분산 용액의 분산성 유지가 어려울 수 있고, 첨가제 물질의 박막 잔존으로 인한 광투과도 저하, 헤이즈 발생의 문제가 따를 수 있고 전도성 향상 효과도 크지 않다.
그리고 후처리 코팅하여 전도성막의 전도성을 향상시키는 방법은 주로 탄소나노튜브를 도핑할 수 있는 도펀트 물질을 탄소나노튜브 박막 위에 적용하는 방법이다. 이 방법은 탄소나노튜브의 전도성을 크게 개선할 수 있지만 반면 환경안정성이 취약하여 저항 특성이 시간에 따라 달라지는 특성이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 탄소나노튜브를 이용하여 형성되는 전도성 박막의 전기전도성을 향상시킬 수 있는 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 위에 금속 박막을 형성하는 단계와, 상기 금속 박막 위에 탄소나노튜브를 분산시켜 네트워크 구조의 탄소나노튜브층을 형성하는 단계, 및 습식 식각을 통하여 상기 금속 박막을 부분적으로 제거하여 상기 탄소나노튜브층 아래에 부분적으로 상기 금속 박막 성분의 금속 구조체를 잔존시키는 단계를 포함하는 복합 전도성 기판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 복합 전도성 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 기판은 투명할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 전도성 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 박막을 형성하는 단계에서, 상기 금속 박막의 소재는 은, 금, 니켈, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 크롬, 아연, 망간, 코발트 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 상기 금속 박막은 5~50nm의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 전도성 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 구조체를 잔존시키는 단계에서, 상기 금속 구조체는 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브가 중첩되는 부분에 상대적으로 많이 분포할 수 있다.
본 발명은 또한, 기판 및 복합 전도성 박막을 포함하는 복합 전도성 기판을 제공한다. 이때 복합 전도성 박막은 탄소나노튜브층과 금속 구조체를 포함한다. 상기 탄소나노튜브층은 상기 기판 위에 탄소나노튜브를 분산시켜 네트워크 구조로 형성된다. 그리고 상기 금속 구조체는 상기 기판과 탄소나노튜브층 사이에 개재되며, 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브 아래에 불연속적으로 위치한다.
본 발명에 따른 복합 전도성 기판에 있어서, 상기 금속 구조체는 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브가 중첩되는 부분에 상대적으로 많이 분포할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 전도성 기판에 있어서, 상기 금속 구조체는 은, 금, 니켈, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 크롬, 아연, 망간, 코발트 또는 이들의 합금의 소재로, 상기 기판 위에 5~50nm의 두께로 형성될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 복합 전도성 기판에 있어서, 상기 기판의 소재는 광투과성을 갖는 투명한 소재가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 전도성 기판은 네트워크 구조로 형성된 탄소나노튜브층과 투명한 기판 사이에 금속 구조체가 개재된 구조의 복합 전도성 박막을 구비하기 때문에, 복합 전도성 기판의 투명성을 유지하면서 탄소나노튜브를 이용한 복합 전도성 박막의 전기전도성을 향상시킬 수 있다.
즉 복합 전도성 박막은 투명한 기판 위에 금속 박막을 형성하고, 그 위에 네트워크 구조의 탄소나노튜브층을 형성한 후, 습식 식각을 통하여 금속 박막을 부분적으로 제거하여 탄소나노튜브층 밑에 부분적으로 금속 구조체가 잔존하는 구조로 형성하기 때문에, 복합 전도성 기판의 투명성을 유지하면서 탄소나노튜브를 이용한 복합 전도성 박막의 전기전도성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 전기전도성이 향상되는 이유는, 복합 전도성 박막은 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브 간의 접촉 상태를 그대로 유지하면서, 탄소나노튜브층 아래에 금속 구조체가 위치하기 때문에, 금속 구조체에 의한 전기전도성이 탄소나노튜브층에 부가되어 복합 전도성 박막의 저항 감소 효과로 나타나기 때문이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면이다.
도 6은 비교예에 따른 전도성 기판을 보여주는 SEM 사진이다.
도 7은 도 2의 제조 방법으로 제조된 복합 전도성 기판을 보여주는 SEM 사진이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판 및 비교예에 따른 전도성 기판의 투과도와 면저항 특성을 비교한 그래프들이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판을 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 전도성 기판(100)은 기판(10)과, 기판(10) 위에 형성된 복합 전도성 박막(40)을 포함한다. 복합 전도성 박막(40)은 금속 구조체(22)와 탄소나노튜브층(30)을 포함한다. 탄소나노튜브층(30)은 기판(10) 위에 탄소나노튜브(32)를 분산시켜 네트워크 구조로 형성한다. 그리고 금속 구조체(22)는 기판(10)과 탄소나노튜브층(30) 사이에 개재되며, 탄소나노튜브층(30)을 형성하는 탄소나노튜브(32) 아래에 불연속적으로 위치한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 복합 전도성 기판(100)에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
기판(10)은 광투과성을 갖는 투명한 소재로 제조될 수 있다. 예컨대 기판(10)의 소재로는 유리, 석영(quartz), 투명 플라스틱 기판, 투명 고분자 필름 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 투명 고분자 필름의 소재로는 PET, PC, PEN, PES, PMMA, PI, PEEK 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 투명 고분자 필름 소재의 기판(10)은 10 내지 10,000㎛의 두께를 가질 수 있다.
금속 구조체(22)의 소재로는 전기전도성이 양호한 금속 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 금속 구조체(22)의 소재로는 은(Ag), 금, 니켈, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 크롬, 아연, 망간, 코발트 또는 이들의 합금이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이때 금속 구조체(22)는 기판(10) 위에 5~50nm의 두께로 형성될 수 있다.
탄소나노튜브층(30) 아래에 형성되는 금속 구조체(22)는 기판(10) 위에 금속 박막을 형성하고, 그 위에 네트워크 구조의 탄소나노튜브층(30)을 형성한 후, 습식 식각을 통하여 금속 박막을 부분적으로 제거하여 탄소나노튜브층(30) 밑에 부분적으로 잔존시켜 형성할 수 있다. 이러한 금속 구조체(22)는 탄소나노튜브층(30)을 형성하는 탄소나노튜브(32)가 중첩되는 부분에 상대적으로 많이 분포하게 된다.
그리고 탄소나노튜브층(30)은 금속 구조체(22)로 형성될 금속 박막을 형성한 이후에 금속 박막 위에 형성된다. 이때 탄소나노튜브(32)로는 직경이 1~30nm, 길이가 300nm~100㎛의 크기를 갖는, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 등이 사용될 수 있다. 탄소나노튜브(32)는 분산제를 이용하여 초음파 분산함으로써 수분산액 형태의 분산액을 만들 수 있다. 분산제는 고분자 형태 또는 계면활성제 형태가 있으며 분산제의 특성에 따라 탄소나노튜브(32)의 분산성이 달라지며 기판(10)에 코팅했을 때 전도 특성도 달라진다. 주로 많이 사용되는 분산제로는 sodium dodecylbenzenesulfate(SDBS), sodium dodecyl sulfate(SDS), lithium dedecyl sulfate(LDS), dodecyl benzene sulfonic acid (DBSA), cetytrimethyl ammonium-bromide(CTAB), Dodecyl trimethyl ammonium-bromide(DTAB), polysaccharide, poly(vinyl pyrrolidone(PVP), Triton X-series, Brij-series, Tween-series, poly(acrylic acid), Polyvinyl alcohol, NMP 등이 있다.
이러한 탄소나노튜브 분산액을 스프레이 코팅, 롤 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅의 방법으로 기판(10)에 코팅하여 네트워크 구조를 갖는 탄소나노튜브층(30)을 형성할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 복합 전도성 기판(100)은 네트워크 구조로 형성된 탄소나노튜브층(30)과 투명한 기판(10) 사이에 금속 구조체(22)가 개재된 구조의 복합 전도성 박막(40)을 구비하기 때문에, 복합 전도성 기판(100)의 투명성을 유지하면서 탄소나노튜브(32)를 이용한 복합 전도성 박막(40)의 전기전도성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 복합 전도성 박막(40)을 갖는 복합 전도성 기판(100)의 제조 방법에 대해서 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판(100)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 도 3 내지 도 5는 도 2의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면이다.
먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)을 준비한다.
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, S51단계에서 기판(10) 위에 금속 구조체로 형성될 금속 박막(20)을 형성한다. 금속 박막(20)은 기판(10) 위에 5~50nm의 두께(a)로 형성될 수 있다.
이어서 도 5에 도시된 바와 같이, S53단계에서 금속 박막(20) 위에 탄소나노튜브(32)를 분산시켜 네트워크 구조의 탄소나노튜브층(30)을 형성한다.
그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, S53단계에서 탄소나노튜브층(30)을 형성하는 탄소나노튜브(32) 사이로 노출된 금속 박막(20) 부분을 식각하여 제거함으로써, 탄소나노튜브층(30) 아래에 금속 박막(20) 성분의 금속 구조체(22)가 잔존하는 복합 전도성 박막(40)을 형성할 수 있다. 즉 습식 식각을 통하여 금속 박막(20)을 부분적으로 제거하여 탄소나노튜브층(30) 아래에 부분적으로 금속 박막(20) 성분의 금속 구조체(30)를 잔존시킨다.
이때 금속 박막(20)의 식각 시 탄소나노튜브층(30)은 일종의 식각 마스크로 작용하기 때문에, 금속 구조체(30)는 탄소나노튜브층(30) 중에서 탄소나노튜브(32)의 중첩율이 높은 부분에 잔존할 확률이 높기 때문에, 탄소나노튜브(32)의 중첩율이 높은 부분에 상대적으로 많이 분포하게 된다.
이때 식각에 사용되는 식각액은 사용되는 금속의 종류에 따라 차이가 있으며 주로 산성 또는 염기성 물질로 이루어진다. 식각 방법으로는 금속 박막(20) 위에 탄소나노튜브층(30)이 코팅된 기판(10)을 스핀 코터로 회전시키면서 금속 식각액을 기판(10) 위에 떨어뜨리는 방법을 사용할 수 있다. 금속 식각액의 농도 조절을 통하여 식각 속도를 조절할 수 있다.
이때 금속 박막(20)을 5~50nm의 두께로 형성한 이유는 다음과 같다. 먼저 금속 박막(20)의 두께가 5nm 이하인 경우, 형성될 금속 구조체(22)로 인한 전기전도성의 개선 효과가 미미할 수 있다. 반면에 금속 박막(20)의 두께가 50nm 이상인 경우, 습식 식각에 의해 탄소나노튜브층(30)이 기판(10)에서 박리되는 문제가 발생될 수 있다. 즉 습식 식각을 수행하면, 탄소나노튜브층(30)을 형성하는 탄소나노튜브(32) 사이로 노출된 금속 박막(20) 부분은 제거된다. 아울러 중첩율이 낮거나 중첩되지 않은 탄소나노튜브(32) 아래에 형성된 금속 박막(20) 부분도 일부 제거될 수 있다. 따라서 이러한 금속 박막(20)이 제거된 일부 탄소나노튜브(32) 부분에서는 탄소나노튜브(32)가 기판(10)에서 분리되는 문제가 발생될 수 있다.
그런데 금속 박막(20)의 두께(a)가 5~50nm인 경우, 탄소나노튜브(32)와 기판(10) 사이에 금속 박막(20)이 제거되더라도 탄소나노튜브(30)와 기판(10) 간의 유격이 좁기 때문에, 탄소나노튜브(32)가 기판(10) 아래로 이동하여 기판(10)에 부착됨으로 탄소나노튜브층(30)이 기판(10)에서 박리되는 문제는 발생하지 않는다. 반면에 금속 박막(20)의 두께가 50nm 이상인 경우, 탄소나노튜브(32)와 기판(10) 사이에 금속 박막(20)이 제거되는 경우 탄소나노튜브(32)와 기판(10) 간의 유격이 크기 때문에, 기판(10)에서 탄소나노튜브층(30)이 박리되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 금속 구조체(22)로 인한 전기전도성의 개선과, 탄소나노튜브층(30)의 박리 문제를 고려할 때, 금속 박막(20)은 5~50nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 실시예에 따른 복합 전도성 박막(40)은 투명한 기판(10) 위에 금속 박막(20)을 형성하고, 그 위에 네트워크 구조의 탄소나노튜브층(30)을 형성한 후, 습식 식각을 통하여 금속 박막(20)을 부분적으로 제거하여 탄소나노튜브층(30) 밑에 부분적으로 금속 구조체(22)가 잔존하는 구조로 형성하기 때문에, 복합 전도성 기판(100)의 투명성을 유지하면서 탄소나노튜브(32)를 이용한 복합 전도성 박막(40)의 전기전도성을 향상시킬 수 있다.
전기전도성이 향상되는 이유는, 복합 전도성 박막(40)은 탄소나노튜브층(30)을 형성하는 탄소나노튜브932) 간의 접촉 상태를 그대로 유지하면서, 탄소나노튜브층(30) 아래에 금속 구조체(22)가 위치하기 때문에, 금속 구조체(22)에 의한 전기전도성이 탄소나노튜브층(30)에 부가되어 복합 전도성 박막(40)의 저항 감소 효과로 나타나기 때문이다.
한편으로 탄소나노튜브와 금속입자가 혼합된 복합 소재를 기판에 코팅하여 복합 전도성 박막을 형성하는 방법도 고려해 볼 수 있지만, 이 경우 네트워크 구조로 형성되는 탄소나노튜브 사이에 금속입자가 끼어들기 때문에, 전기전도성의 향상 효과가 미미하거나 오히려 감소하는 경향이 있어 바람직하지 않다.
이와 같이 본 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 복합 전도성 기판(100)과, 비교예에 따른 전도성 기판이 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 여기서 도 6은 비교예에 따른 전도성 기판을 보여주는 SEM 사진이다. 도 7은 도 2의 제조 방법으로 제조된 복합 전도성 기판을 보여주는 SEM 사진이다.
도 6을 참조하면, 비교예에 따른 전도성 기판 표면을 보면 탄소나노튜브가 네트워크 구조를 이루고 있으며, 다공성의 전도성 박막을 형성하고 있으며 탄소나노튜브층 사이로 기판이 노출되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 전도성 기판은 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브 사이로 금속 박막이 외기에 노출되게 되고 용액 공정을 통한 식각 시 노출된 부분은 쉽게 시각이 일어나게 된다. 반면 탄소나노튜브층 아래에 있는 금속 구조체는 식각 속도를 적절하게 조절할 때 기판에 잔존할 수 있게 된다. 이 잔존하는 금속 구조체는 다양한 형상의 입자로 형성되며 복합 전도막의 전기전도성 향상에 기여하게 된다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판과, 비교예에 따른 전도성 기판의 투과도와 면저항 특성을 측정한 결과는 도 8 내지 도 12의 그래프와 같다. 여기서 도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판 및 비교예에 따른 전도성 기판의 투과도와 면저항 특성을 비교한 그래프들이다.
도 8 내지 도 12의 본 발명의 실시예에 따른 복합 전도성 기판을 구분하기 위해서, 도 8부터 시작해서 실시예1 내지 5로 구분하였다. 동일한 방식으로 비교예에 따른 전도성 기판도 도 8부터 시작해서 비교예1 내지 5로 구분하였다.
도 8 내지 도 11에서는 기판으로 유리 기판을 사용하였고, 도 12에서는 PET 기판을 사용하였다. 금속 구조체의 소재로는 은(Ag)을 사용하였다.
실시예1 내지 5에 따른 복합 전도성 기판은 다음과 같이 제조하였다.
기판 위에 은(Ag)을 코팅하여 은 박막을 형성한다.
다음으로 분산제로써 SDBS 분산제를 사용하여 탄소나노튜브를 분산시켜 탄소나노튜브 분산액을 제조한다.
이어서 탄소나노튜브 분산액을 은 박막이 코팅된 기판에 코팅하여 탄소나노튜브층을 형성한다.
그리고 탄소나노튜브층 및 은 박막이 형성된 기판에 은 식각액을 적용하여 본 실시예에 따른 복합 전도성 박막을 갖는 복합 전도성 기판을 제조하였다. 이때 은 식각액(type TFS)으로는 Transene company, INC. 제품을 사용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 은 식각액은 증류수를 이용하여 40 내지 50%으로 희석한 희석 용액을 사용하였다. 식각 방법으로는 은 박막 위에 탄소나노튜브층이 코팅된 기판을 스핀 코터로 회전시키면서 은 식각액을 기판 위에 떨어뜨리는 방법을 사용하였다. 은 식각액의 농도 조절을 통하여 식각 속도를 조절하였다.
예컨대 은 박막의 두께에 따라 식각 속도를 조절하기 위해 식각액의 농도를 증류수로 조절하였다. 은 박막 두께가 10nm 이하 일 때는 40% 희석된 식각액을 사용하였고 은 박막 두께가 20nm 이상 일 때는 50% 희석된 식각액을 사용하였다.
은 박막 위에 탄소나노튜브층이 형성된 기판을 스핀코터 위에 올려두고 희석된 식각액을 기판 위에 떨어뜨려 1500rpm의 속력으로 60초 동안 스핀코팅을 하는 방법으로 식각을 진행하였다. 이후 곧바로 증류수로 세척하여 제거하여 잔류 식각액을 제거하였다.
한편 실시예1 내지 5에 따른 복합 전도성 박막의 전기전도성 상승 효과를 비교하기 위해, 은 박막이 코팅되지 않은 PET와 유리 기판을 준비하여 동일한 조건으로 탄소나노튜브 분산액을 코팅하여 탄소나노튜브 전도막이 형성된 비교예1 내지 5에 따른 전도성 기판을 준비하였다.
그리고 실시예1 내지 5의 복합 전도성 박막과, 비교예1 내지 5의 전도성 박막(탄소나노튜브층)의 투과도와 면저항을 측정하였다.
측정 결과, 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예1 내지 5에 따른 복합 전도성 박막이 비교예1 내지 5에 따른 전도성 박막에 비해서 면저항 값이 낮게 측정되었으며, 동일한 탄소나노튜브층 형성 공정을 고려할 때 전기전도성이 크게 개선된 것을 알 수 있다.
이러한 경향은 은 박막의 두께에 따라 그 정도의 차이는 있지만, 은 박막의 두께가 10~50nm 일 때 면 저항이 감소하는 결과를 보여주었으며, 은 박막의 두께가 20~30nm에서 저항 감소율이 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 기판
20 : 금속 박막
22 : 금속 구조체
30 : 탄소나노튜브층
32 : 탄소나노튜브
40 : 복합 전도성 박막
100 : 복합 전도성 기판

Claims (8)

  1. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 위에 금속 박막을 형성하는 단계;
    상기 금속 박막 위에 탄소나노튜브를 분산시켜 네트워크 구조의 탄소나노튜브층을 형성하는 단계;
    습식 식각을 통하여 상기 금속 박막을 부분적으로 제거하여 상기 탄소나노튜브층 아래에 부분적으로 상기 금속 박막 성분의 금속 구조체를 잔존시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 투명한 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 박막을 형성하는 단계에서,
    상기 금속 박막의 소재는 은, 금, 니켈, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 크롬, 아연, 망간, 코발트 또는 이들의 합금이고,
    상기 금속 박막은 5~50nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 구조체를 잔존시키는 단계에서,
    상기 금속 구조체는 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브가 중첩되는 부분에 상대적으로 많이 분포하는 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판의 제조 방법.
  5. 기판;
    상기 기판 위에 탄소나노튜브를 분산시켜 네트워크 구조로 형성된 탄소나노튜브층과,
    상기 기판과 탄소나노튜브층 사이에 개재되며, 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브 아래에 불연속적으로 위치하는 금속 구조체를 구비하는 복합 전도성 박막;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 구조체는,
    상기 탄소나노튜브층을 형성하는 탄소나노튜브가 중첩되는 부분에 상대적으로 많이 분포하는 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속 구조체는,
    은, 금, 니켈, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 크롬, 아연, 망간, 코발트 또는 이들의 합금의 소재로, 상기 기판 위에 5~50nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 기판의 소재는 광투과성을 갖는 투명한 소재인 것을 특징으로 하는 복합 전도성 기판.
KR1020120080486A 2012-07-24 2012-07-24 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법 KR101303590B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120080486A KR101303590B1 (ko) 2012-07-24 2012-07-24 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120080486A KR101303590B1 (ko) 2012-07-24 2012-07-24 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101303590B1 true KR101303590B1 (ko) 2013-09-11

Family

ID=49454978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120080486A KR101303590B1 (ko) 2012-07-24 2012-07-24 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101303590B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11624723B2 (en) 2016-09-16 2023-04-11 Eastman Chemical Company Biosensor electrodes prepared by physical vapor deposition
US11630075B2 (en) 2016-09-16 2023-04-18 Eastman Chemical Company Biosensor electrodes prepared by physical vapor deposition
US11835481B2 (en) 2016-06-15 2023-12-05 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited biosensor components
US11881549B2 (en) 2017-06-22 2024-01-23 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited electrode for electrochemical sensors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010055134A (ko) * 1999-12-09 2001-07-04 오길록 탄소 나노 튜브를 이용한 금속 나노 세선 형성 방법
JP2002234000A (ja) * 2000-12-01 2002-08-20 Nec Corp カーボンナノチューブのパターン形成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010055134A (ko) * 1999-12-09 2001-07-04 오길록 탄소 나노 튜브를 이용한 금속 나노 세선 형성 방법
JP2002234000A (ja) * 2000-12-01 2002-08-20 Nec Corp カーボンナノチューブのパターン形成方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11835481B2 (en) 2016-06-15 2023-12-05 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited biosensor components
US11624723B2 (en) 2016-09-16 2023-04-11 Eastman Chemical Company Biosensor electrodes prepared by physical vapor deposition
US11630075B2 (en) 2016-09-16 2023-04-18 Eastman Chemical Company Biosensor electrodes prepared by physical vapor deposition
US11881549B2 (en) 2017-06-22 2024-01-23 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited electrode for electrochemical sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Robust and smooth UV-curable layer overcoated AgNW flexible transparent conductor for EMI shielding and film heater
JP5472889B2 (ja) 金属ナノワイヤ、及び金属ナノワイヤを含む透明導電体
JP6449559B2 (ja) ナノ構造体分散液および透明導電体
KR101303590B1 (ko) 복합 전도성 기판 및 그의 제조 방법
US20150047885A1 (en) Patterned conductive film, method of fabricating the same, and application thereof
Wang et al. A facile method for preparing transparent, conductive, and paper-like silver nanowire films
KR101682501B1 (ko) 은 나노와이어 패턴층 및 그래핀층을 포함하는 투명전극 및 그 제조방법
EP3078031B1 (en) Manufacturing conductive thin films comprising graphene and metal nanowires
KR101359957B1 (ko) 일액형의 탄소나노튜브 및 은나노와이어 분산액 및 그를 이용한 전도성 코팅 기판의 제조 방법
KR20180099987A (ko) 은나노와이어를 포함한 분산액 및 그를 이용한 고유연성 투명 전도성 코팅 기판의 제조방법
WO2019109711A1 (zh) 柔性透明导电电极
Tang et al. Fabrication of high-quality copper nanowires flexible transparent conductive electrodes with enhanced mechanical and chemical stability
JP5446097B2 (ja) 導電性基板及びその製造方法
Naito et al. Transparent conducting films composed of graphene oxide/Ag nanowire/graphene oxide/PET
US20150030784A1 (en) Conductive film forming method and sintering promoter
Oytun et al. Spin-assisted layer-by-layer assembled oppositely charged reduced graphene oxide films
KR101328427B1 (ko) 금속나노와이어 또는 탄소나노튜브를 이용한 복합 도전성 박막 및 그의 제조 방법
CN110085350A (zh) 石墨烯包覆银纳米线透明导电薄膜及其制备方法
Valasma et al. Grid-type transparent conductive thin films of carbon nanotubes as capacitive touch sensors
JP2018517238A (ja) パターニングされた透明導電膜及びこのようなパターニングされた透明導電膜の製造方法
WO2014063769A1 (en) Processing of copper-based nanowires for transparent conductors
KR20150035346A (ko) 투명전극 및 그의 제조방법
JP2013151752A (ja) 金属ナノワイヤの製造方法
KR101468496B1 (ko) 전도성 나노 물질을 포함한 감광성 코팅액 조성물 및 그를 이용한 코팅 전도막
KR20130003467A (ko) 탄소나노튜브를 이용한 투명 전도성 필름 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170821

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180820

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190821

Year of fee payment: 7