나노기술 및 정책 정보

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● 영국 Queen Mary University of London의 Colin Humphreys 교수 연구팀이 단층 그래핀 양극으로 유기발광다이오드(OLED)를 제작하여 인듐 주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide)을 대체하는 데 성공

● 인듐은 주로 인듐 주석 산화물로 사용되고 있으며, 휴대전화와 컴퓨터의 터치스크린 등 전자 장치의 주요 재료로 이용되지만, 매우 희귀한 금속 중에 하나로 지정됨.

● 인듐 주석 산화물을 대체하려는 연구가 진행되었지만, 인듐과 대등한 성능을 가진 물질은 아직 발견되지 않았음.

● 연구팀은 상업적으로 사용되는 유기금속화학증착법(MOCVD)으로 50nm(나노미터) 크기의 단층 그래핀을 제작하였으며, 포토리소그래피를 사용하여 그래핀에 패턴을 만들어 넣고, OLED 증착 전에 질산을 도핑하여 그래핀의 전도성을 향상시킴.

● 테스트 결과, 인듐 주석 산화물은 좁은 파장 범위에서 97%의 광투과율을 나타내었지만, 연구팀이 개발한 단층 그래핀은 가시광선에서 근적외선까지 넓은 파장 범위에서도 광투과율이 97% 이상인 것을 확인

● 해당 연구로 연구팀은 그래핀이 광학 및 전자 소자에서 인듐 주석 산화물을 대체할 수 있다는 것을 증명하였으며, 그래핀-OLED와 ITO-OLED가 동일한 성능을 가지고 있다는 것을 제시

※ 용어설명

- 그래핀(Graphene): 탄소 원자를 안정적으로 펼친 구조로, 두께는 0.2nm(나노미터)인 단층으로 구성되어 매우 얇지만, 전기전도도는 높은 신소재

- 유기금속증착법(MOCVD): 화학 반응을 이용하여 기판 상에 금속 산화막을 형성하는 박막 형성법

- 포토리소그래피(photolithography): 반도체의 표면에 사진 인쇄 기술을 써서 집적 회로, 부품, 박막 회로, 프린트 배선 패턴 등을 만들어 넣는 기법

※ Advanced Optical Materials 게재(2021.12.20.), “Wafer-Scale Graphene Anodes Replace Indium Tin Oxide in Organic Light-Emitting Diodes”