유리에 전류 흐르게 하는 기술 개발

고려대 김태근 교수팀… 디스플레이 투명전극 소재로 활용 가능해 '주목'

▲ 김태근 교수

유리 같은 부도체에 전류를 흐르게 하는 기술을 개발했다.

사람의 눈에 보이는 전자기파인 가시광 영역부터 심자외선 영역까지 95% 이상의 투과도를 가지는 유리 같은 부도체에 효과적으로 전류를 주입하면 다양한 디스플레이에 쓰이는 투명전극의 소재로 활용할 수 있어 주목받고 있다.

고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수가 주도하고 김희동 박사과정 연구원(제1저자) 등이 수행한 이번 연구 결과는 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 11일 온라인판에 게재됐다.

유리 같은 물질은 가시광선뿐만 아니라 자외선에 대해서도 높은 투과특성을 보이는 장점에도 전류가 흐르지 않고 반도체 물질과 접촉 시 전류주입이 어려워 전극물질로 고려되지 않았다. 연구팀은 전류가 흐르지 않는 유리(SiO2) 같은 산화물 내부에 전도성 채널을 만드는 방식으로 투과도가 높은 유리의 장점을 유지하면서 전류가 통할 수 있도록 하는 투명전극 기술을 개발했다. 투과도가 뛰어나지만, 부도체인 유리의 한계를 극복한 것이다.

▲ 전도성 필라멘트 기반의 자외선 LED 모식도

투명전극 소재로 쓰이던 기존 ITO(가시광 영역에서 널리 사용되는 산화주석에 인듐을 첨가한 투명재료)전극보다 높은 투과도를 가지면서도 전도성이 낮아 전극물질로 쓰이지 못했던 유리 같은 물질도 투명전극 소재로 활용할 수 있게 될 전망이다.

자외선 영역에서 투과도가 떨어지는 ITO 전극의 한계를 극복해 위폐감별, 살균, 수질정화 등에 쓰일 수 있는 자외선 LED 및 센서와 같은 자외선 영역의 신규시장 개척에도 기여할 것으로 기대된다.

핵심은 유리 내부의 산소 또는 질소 결함(vacancy)을 제어해 전류가 흐를 수 있는 채널을 만든 데 있다.

김 교수는“유리의 주성분인 석영(SiO2)과 같이 매장량이 풍부하면서도 전기화학적으로 안정한 물질을 이용해서 가시영역을 넘어 자외선 영역에서까지 활용할 수 있는 투명전극 기술을 개발했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.

권은남 기자 silver@