Stretchable electronics are essential for the next-generation electronic devices such as wearable devices, stretchable displays, stretchable optoelectronics, and bio-sensors. Therefore, researches of electrodes that have stretchability are currently being reported. Here, we introduce a facile fabrication method for the stretchable electrode by using physical vapor deposition (PVD) of liquid metal. By using this method, indium and gallium nanoclusters form an overlayered structure that can facilitate a conductive network. This electrode has a unique property that the change in electrical resistance decreases under the tensile strain. A complementary strain sensor was demonstrated using this electrode with a conventional strain gauge. Moreover, since this electrode can be patterned by various patterning processes, nano-structures are adapted to fabricate a stretchable and transparent electrode. A mesh structured electrode was fabricated by conventional photolithography and transfer process, and a random nanonetwork structured electrode was fabricated by using the electrospinning process and a sacrificial layer. With these nanostructure-based approaches, a highly stretchable and transparent electrode using liquid metal is demonstrated.
신축성 전극은 웨어러블 디바이스, 신축성 디스플레이, 신축성 광전소자, 바이오 센서 등의 차세대 전자 소자의 필수 요소이다. 이에 최근 신축성 전극에 대한 연구들이 진행되고 있다. 본 학위논문에서는 액체 금속의 물리적 기상 증착 방식을 이용하는 방법으로 신축성 전극을 제작하는 방법에 대해 제안하였다. 이 방법을 통해 제작된 전극은 인듐과 갈륨의 겹치는 구조를 통해 전도성 네트워크가 형성된다. 해당 전극은 인장시 저항이 감소하는 특이한 성질을 가지며, 이를 기존의 스트레인 게이지와 결합하여 상보적 스트레인 센서를 제작하였다. 또한, 해당 전극이 패터닝 공정을 이용해 패턴 형성이 가능하다는 점에 착안하여 나노 구조의 신축성 투명 전극을 제작하였다. 포토리소그래피 공정과 전사 공정을 이용하여 메쉬 구조의 전극 제작이 가능하였으며, 전기방사 공정과 희생층의 도입을 통해 나노네트워크 구조의 전극 제작이 가능하였다. 이러한 나노 구조 기반의 접근을 통해 고성능의 액체 금속 신축성 투명 전극을 개발할 수 있었다.
