▲플렉서블 디스플레이에 활용가능한 신기술이 개발됐다.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자]플렉서블(flexible) 디스플레이, 전자 피부, 고성능 센서 등 차세대 유연 전자소자 제작에 크게 활용될 '고성능 유기 박막 트랜지스터'가 개발됐다. 이번 연구는 웨어러블(wearable) 전자기기 구현의 핵심인 유기반도체로 구성된 전자소자의 성능을 크게 향상시킬 뿐 아니라 나노 다공성 구조를 지닌 유기반도체 박막 제조가 가능하다는 것을 보여줘 관심을 모으고 있다.

유기반도체는 저온 공정이 가능하고 유기반도체로 박막 트랜지스터를 제작할 경우 구부리거나 구겼을 때에도 트랜지스터의 특성이 그대로 유지돼 유연한 전자기기의 핵심적 소재로 전 세계적으로 많은 관심을 받아왔다. 기존의 유기반도체는 전하의 이동도가 낮아 유기반도체를 활용한 전자소자의 동작속도나 전류 공급에 한계가 있었다. 유기반도체를 활용한 고성능 트랜지스터 제작이나 전자회로 구현에 많은 제약이 따른다.

연구팀은 기존 유기반도체 소재로 널리 사용돼 온 물질(펜타센)을 새로 고안한 유기박막 이종접합(서로 다른 유기물 간의 접합)에 적용해 기존의 전하 이동도보다 약 4배 향상된 결과를 얻었다. 이러한 전하 이동도는 고성능 유기발광 다이오드(OLED)를 구동시킬 수 있는 수준이다.

연구팀은 또 유기반도체 층에 수백 나노미터 크기의 구멍이 뚫려있는 다공성 박막구조를 제조했다. 특히 다공성 구조에도 불구하고 결정성(고분자화합물 등에서 결정을 이루는 부분의 비율)이 매우 높은 유기반도체 박막을 제조했을 뿐 아니라 이를 활용해 극소량의 물질도 빠르게 검출 가능한 고성능 화학센서도 함께 구현했다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프런티어사업 '나노기반소프트일렉트로닉스연구단'의 지원으로 포스텍 화학공학과의 조길원, 오준학 교수팀이 공동연구로 진행했다. 연구결과는 네이처 자매지인 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 8월 26일(논문명 : Enhancing 2D growth of organic semiconductor thin films with macroporous structures via a small-molecule heterointerface)에 실렸다.

조길원 교수는 "이번 기술은 기존에 널리 사용돼 온 유기반도체 소재에 적용 가능하다"며 "유기반도체 박막층 구조 변화와 유기 트랜지스터 성능 향상을 함께 구현 할 수 있는 새로운 유연 전자기기 제조 방법을 제시한 것"이라고 말했다.




정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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