A rapid and low-temperature laser annealing process for roll-to-roll (R2R) printed metal nanoparticle (NP) ink on polymer substrate is introduced to substitute the conventional thermal annealing process using lengthy furnace. Due to the confined heating induced by the focused laser, R2R printed Ag NP film is selec-tively turned into continuous conductive film without heating the whole substrate. As a result, the damage on the underlying substrate, as well as the processing time required for the annealing, is significantly reduced by the laser annealing compared to the conventional thermal annealing. The resultant laser annealed Ag NP film also exhibits superior electrical and mechanical properties in comparison to the thermal annealed sample. Both thermal and laser annealed Ag NP film is further applied to the flexible supercapacitor as the current collector in order to confirm the excellence of laser annealed Ag NP film in the fabrication of practical devices.
본 연구에서는 폴리머 기판 위에 롤투롤 공정으로 인쇄된 금속 나노입자를 소결하는 방법으로 기존의 큰 건조기를 사용하는 열 경화 공정을 대체할 레이저 저온 소결 공정을 제시한다. 레이저 공정은 기판 전체를 가열을 하지 않고, 초점에서의 국소적 가열을 통해 은 나노입자 박막을 선택적으로 전도성 박막으로 변화시킬 수 있다. 결과적으로 레이저 저온 소결 공정을 이용해 기존의 열경화 공정의 문제점인 열에 인한 기판의 손상과 긴 공정 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 레이저 공정으로 제작된 은 나노입자 박막은 열 경화 공정의 그것보다 훨씬 우수한 전기적, 기계적 특성을 보여준다. 열 경화 공정과 레이저 저온 소결 공정으로 제작된 은 나노입자 박막은 각각 유연 박막형 슈퍼캐패시터의 집전체로서 적용되었으며, 이를 통해 레이저 저온 소결 공정으로 제작된 박막의 우수성을 실험적으로 입증하였다.
