한국표준과학연구원이 주도한 국제공동연구진이 신개념 유기 트랜지스터를 개발했다. 이번 성과로 폴더블폰 등 플렉서블 기기의 제조비가 대폭 절감될 전망이다.
임경근 표준연 나노구조측정센터 선임연구원은 칼 레오 독일 드레스덴공대 교수와 함께 전기화학적 산화공정을 이용한 수직 구조의 유기 트랜지스터를 개발했다고 16일 밝혔다.
유기 트랜지스터는 무기 트랜지스터와 달리 화학 반응만으로 만들 수 있어 디스플레이·센서·메모리 등을 가볍고 유연하게 만들 수 있다. 또 광물 기반의 무기물보다 저렴하게 대량 생산할 수 있다는 장점도 있다.
이런 유기 트랜지스터는 상용화를 위해선 각종 제약이 있었지만, 연구진은 수직 구조로 쌓아올림으로써 이를 극복했다.
기존에는 트랜지스터의 전극이 수평으로 배열돼 반응 시간이 길고 정전 용량도 높아 성능 제약이 있었지만, 전극과 유기 반도체를 수직으로 쌓아 배열함으로써 전자의 이동거리를 수백 배 단축하고 구동속도를 급격히 높였다.
이런 구조에서 핵심은 반도체 층 내부의 투과 전극 성능이다. 연구팀은 '아노다이징'(시트르산이 희석된 수용액에 투과 전극을 넣고 전압을 흘려주는 전기화학적 산화 기법) 공정을 이용해 기존보다 누설 전류를 1만 배 이상 줄인 투과 전극을 제작했다.
이 같은 기술은 투과 전극을 통과하는 전자의 흐름을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 비싸고 복잡한 공정 없이 아노다이징 전압의 세기 조절만으로 투과 전극을 안정적으로 제작할 수 있어 산업 응용성이 크다는 설명이다.
임 선임연구원은 "아노다이징을 활용한 수직 유기 트랜지스터는 저렴한 데다 공정이 간단해 궁극적으로 폴더블폰, 웨어러블 컴퓨터 등의 제조비용을 줄이는 선순환을 이끌 것"이라고 말했다.
이번 연구성과는 소재 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스'에 실렸다.
KPI뉴스 / 오다인 기자 odi@kpinews.kr
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