고성능 유기반도체 단결정·나노패턴 동시에 만든다

포항공대 박찬언 교수팀, 차세대 플렉서블 유기전자 소재 적용 기대

유연한 디스플레이, 착용형 센서 등 차세대 전자소자의 소재로 주목받는 고성능 유기반도체를 수십나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 크기 단결정으로 만들면서 동시에 수십㎚ 간격의 패턴으로 집적할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

포항공대 화학공학과 박찬언 교수와 영남대 화학공학부 김세현 교수 연구팀은 22일 고성능 유기반도체 단결정을 성장시키는 동시에 수십나노미터 수준의 미세한 패턴을 형성하는 공정기술을 개발했다고 밝혔다.

유기반도체는 실리콘 같은 무기반도체와 달리 가볍고 유연해 플렉서블 디스플레이, 전자종이, 웨어러블 센서 등 다양한 전자소자의 소재로 사용할 수 있고 생산비용도 저렴하다. 하지만 낮은 성능과 집적기술의 한계로 아직 상용화에는 어려움이있다 .

연구팀은 액체가 좁은 관을 타고 상승하는 모세관 현상에 착안해 유기반도체 단결정 생성과 수십㎚ 수준의 패턴 형성을 동시에 만들 수 있는 공정기술을 개발했다.

하부 기판 위에 50㎚ 간격의 패턴이 있는 틀(몰드)을 제작해 모세관 형태를 만들고 여기에 유기반도체 용액을 공급하면 액체가 모세관 현상으로 몰드로 흘러가면서 나노구조패턴이 형성된다.

이어 용매가 증발하면 결정이 성장하면서 나노미터 단위로 정렬된 유기반도체단결정을 얻을 수 있어 50㎚의 유기반도체 단결정이 50㎚ 간격으로 정렬된 대면적유기 반도체를 제작할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 또 이렇게 제작된 반도체는 박막트랜지스터 성능 평가지표인 최대 전하이동도가 9.71㎠/Vs를 기록하는 등 학계에 보고된 최고 성능에 근접한 우수한 성능을 보였다고 설명했다.

박찬언 교수는 "이 연구는 유기반도체 상용화에 중요한 고성능 유기반도체 생성및 미세 패터닝 작업을 일원화했다는 점에서 큰 의의가 있다"며 "향후 유기반도체를플렉서블 디스플레이, 배터리, 메모리 등에 활용하는 데 기여할 것으로 기대한다"고말했다.

한국연구재단 중견연구자지원사업 등으로 수행된 이 연구결과는 재료과학 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials, 2월 24일자)에 게재됐다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>