표면개질공학 플라즈마

목차

플라즈마의 원리

플라즈마의 개요

플라즈마의 생성

플라즈마 이용분야

본문내용

유리에 poly-silicon 박막 증착을 이용해 태양전지 제조, TFT-LCD 제조 등)
핵융합 및 환경기술 분야
- 고온 플라즈마를 위한 중성입자 빔 heating 시스템 기술
- 전자빔에 의한 하폐수 처리 기술
Bio 기술 분야
- Biological structure 규명
- DNA 합성
○ 투명전극, 투명전극재료
투명전극(transparent electrodes)이란, 가시광영역의 빛을 투과하면서도 전기전도성을 가지는 기능성 박막전극으로 평판디스플레이, 터치패널, 태양전지 등의 전극기판으로 널리 이용되고 있다. 대표적인 평판디스플레이인 LCD의 경우 공통전극 및 화소전극에 사용되며 TFT를 통하여 인가된 신호전압을 액정 셀에 가해주는 역할을 한다. 투명전극은 LCD, PDP, OLED, FED 등의 평판디스플레이 이외에도 터치판넬, 투명 전자파차폐막, 투명 정전기방지막, 투명발열체, 도전성 유리, 가스센서, 통신기기용 평면안테나, 열반사코팅막, 태양전지 등 광범위한 분야에 응용되고 있다.
투명전극에 사용될 수 있는 도전성 재료로 금속, 금속산화물, 전도성고분자, 탄소재료 등을 들 수 있다. 은, 구리 등의 금속재료는 전도도는 우수하지만 박막으로 제조하여도 낮은 투과도 때문에 투명전극 재료로는 적절하지가 않다. 금속산화물 도전성재료의 대표적인 예는 산화인듐주석(ITO, indium tin oxide)으로 투과도가 우수하고 저항값이 낮기 때문에 투명전극 재료로 가장 널리 쓰이고 있다. 예를 들면 유리에 코팅된 약 80%의 광투과도를 가지는 ITO 박막전극의 경우 수십 Ω/sq의 우수한 면저항을 얻을 수 있다. 그러나 최근 디스플레이 산업의 성장과 함께 ITO 주원료인 인듐의 가격이 급등하고, ITO박막의 제조를 위해 진공증착 장비 등 고가의 장비가 필요하기 때문에 단가가 높은 단점을 가지고 있다. 또한 플라스틱기판에 코팅된 ITO전극의 경우 ITO의 특성상 작은 외부 충격이나 응력에도 부서지기 쉽고, 막을 휘거나 접을 때 기계적인 안정성이 취약하며, 기판과의 열팽창계수 차에 의한 열변형으로 인해 전기적 특성이 변하는 문제점을 나타내고 있다.
이상의 문제점 때문에, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등과 같은 전도성 고분자를 전극 재료로 이용하여 ITO 전극을 대체하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 전도성 폴리머 전극의 이점은, ITO 전극보다 훨씬 더 유연하고 부서짐이 덜하여, 구부리거나 접었을 때의 기계적 안정성이 매우 우수하다는 것이다. 그러나, 전도성 폴리머는 가시광선 영역의 빛을 흡수하기 때문에, 적절한 면저항을 얻기 위해 폴리머 막을 두껍게 코팅한 경우 전극의 가시광 투과도가 급격히 나빠지는 단점이 있다. 또한 대부분의 전도성 폴리머는 용해도가 매우 낮기 때문에 박막화 공정이 까다롭고, 적용 가능한 공정온도가 낮은 단점이 있다.
최근에는 전기전도도 및 기판과의 접착안정성이 우수하고, 열팽창에 따른 변형이 적은 탄소나노튜브가 투명전극용 도전성 재료로 제안되고 있다. 탄소나노튜브는 하나의 탄소 원자가 3개의 서로 다른 탄소원자와 결합하여 육각형 벌집무늬를 이루고 있는 그라펜 시트(graphene sheet)가 튜브 형상으로 감겨있는 구조를 가지고 직경이 1-100 nm 정도인 나노소재로 열적 안정성, 기계적 강도, 전도도 등 우수한 물리,화학적 특성을 가지고 있다. 최근 탄소나노튜브의 연속필름이 ITO전극에 필적하는 투과도와 면저항을 가지는 것이 밝혀짐에 따라 효율적인 박막화 공정이 개발될 경우 기존 평판디스플레이 등에 사용되는 ITO전극을 대체할 수 있는 저가의 투명전극 구현이 가능할 것으로 예상된다.

키워드

플라즈마,   표면개질,   플라스마,   투명전극