Conducting metal oxides, such as ITO or Al-doped ZnO, which are commercially available for application in transparent electrodes, are not suitable for flexible transparent electrodes due to their brittleness. Silver nanowires (AgNWs) are one of the most promising alternatives to conducting metal oxides because of silver’s high electrical conductivity and superior ductility which enables flexible optoelectronics. For a high temperature-resistant flexible substrate, we used colorless polyimide (CPI) as a backbone matrix substrate. In this work, for the first time, we demonstrated AgNWs embedded CPI substrate encapsulated by ZnO layer (ZnO/AgNWs embedded CPI). ZnO/AgNW embedded CPI exhibited low sheet resistance (22 Ω/sq with 81 % transmittance). Furthermore, the hybrid film showed outstanding bending stability (endures 10000 cycles) as well as thermal stability with negligible conductivity change even after heat treatment for 24 hours at 230 ℃. In addition, our hybrid films have higher sulfur stability than non-embedded AgNWs on CPI. Also, ZnO/AgNWs embedded CPI showed lower roughness (Rms, 9.4 nm) compared to non-embedded AgNWs on CPI (Rms, 82 nm).
은 나노와이어를 플렉서블 투명전극에 적용하기 위해서는 유연한 기판위에 증착시켜야 한다. 폴리머 소재의 필름이 유연한 기판으로 이용될 수 있는데 여러 소재 중에 폴리이미드가 가장 높은 유리전이온도를 가져 고온에서 안정하다. 하지만 폴리이미드는 투명전극에 적용된 사례가 없는데 이는 폴리이미드가 진한 노란색을 띄기 때문이다. 본 논문에서는 무색 투명한 폴리이미드를 제작하여 투명전극의 기판으로 사용하였고, 여기에 은 나노와이어를 임베딩 시키고 산화아연을 증착하여 여러가지 성능의 향상을 도모했다. 폴리이미드의 표면이 강염기에 의해 hydrolyzed 되는 성질을 은 나노와이어를 내장시키는데 이용하였다. 우선 폴리이미드 표면을 포타슘 하이드록사이드를 이용해 포타슘 폴리아마이트로 변화시킨 뒤, 은 나노와이어를 압착시키고 그 뒤 열처리를 통한 re-imidization 과정을 거쳐야 한다. 이 과정에서 은 나노와이어의 contact들이 welding되어 전도도가 낮아지는 효과가 나타나게 된다. 이 뿐 아니라, 은 나노와이어를 임베딩 시킴으로써, 높은 온도나 황 (sulfur) 분위기로부터 은 나노와이어를 보호할 수 있다. 이 때, 산화 아연은 이러한 보호 효과를 강화시킨다. 또한 임베딩 효과와 산화 아연 보호막으로 인해 유연성이 증가되고 평탄도는 낮아져, 본 논문의 투명전극이 실제 device에 적용되었을 때 더 좋은 성능을 나타내게 된다.