마이크로파 조사를 통한 높은 성능지수의 Ag Nanowire 투명전극 제조
Fabrication of Ag Nanowire Transparent Electrode with High Figure of Merit via Microwave Irradiation
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초록
Ag nanowire (AgNW)는 높은 전도성과 투과율의 특성으로 기존의 ITO를 대체하여 차세대 flexible transparent conductive film (FTCF)으로활용되고 있다. 그러나 AgNW 간 접점에서 발생하는 높은 접촉저항은 전극의 전기적 성능을 저하시키므로, 폴리머 기판의 열적 손상 없이 접점을 효과적으로 용접할 수 있는 공정이 요구된다. 본 연구에서는 스프레이 코팅을 통해 균일한 AgNW 네트워크를 형성한 뒤, 마이크로파 출력과 조사 시간을 체계적으로 변화시키며 접점 용접 효과를 평가하였다. 그 결과 마이크로파 조사에 의해 AgNW 표면에서 skin effect 기반의국부적 가열이 유도되었으며, 최적의 조건에서는 접점 융합을 통한 전기적 경로 강화가 관찰되었다. 반면 과도한 출력 또는 장시간 조사 시Rayleigh instability 현상에 따른 와이어 단절이 발생하여 면저항이 증가하는 현상이 관찰되었다. 따라서 600 W, 2 s의 마이크로파 용접 조건에서 4.1 Ω/sq의 최저 면저항과 93% 이상의 투과율을 동시에 확보할 수 있음을 확인하였으며, 이를 최적 공정 조건으로 도출하였다.
Abstract
Silver nanowires (AgNW) have emerged as promising materials for next-generation flexible transparent conductive films (FTCF) due to their excellent electrical conductivity and optical transmittance, offering a viable alternative to conventional indium tin oxide (ITO). However, the high contact resistance at AgNW junctions significantly degrades electrode performance. Therefore, there is a need for a welding process that can effectively welding junctions without inducing thermal damage to polymer substrates. In this study, a uniform AgNW network was fabricated using a spray coating method, and the effects of microwave power and irradiation time on nanowire junction welding were systematically investigated. Microwave irradiation induced localized heating through the skin effect mechanism, enabling junction fusion and improved electrical connectivity under optimized conditions. In contrast, excessive power or prolonged exposure led to wire breakage driven by Rayleigh instability, resulting in increased sheet resistance. The optimized microwave condition of 600 W for 2 s indicated a minimum sheet resistance of 4.1 Ω/sq while maintaining transmittance above 93%, demonstrating the effectiveness of microwave welding for high-performance AgNW transparent electrodes.