국내 연구진이 차세대 투명 플렉서블 디스플레이와 광메모리를 구현할 수 있는 유기물 트랜지스터 소재를 개발해 향후 투명전자와 광전소자 개발에 새로운 가능성을 열었다.
16일 교육과학기술부에 따르면 고려대학교 최동훈 교수와 이석중 교수, 이광렬 교수가 이끄는 연구팀은 자유자재로 휘면서 투명한 차세대 디스플레이와 광메모리 구현이 가능하고 속도가 빠른 새로운 소재를 개발하는데 성공했다.
유기물질을 기반으로 하는 트랜지스터는 기존의 실리콘으로 만든 트랜지스터에 비해 크기가 작고 가벼우며 제작방법도 간단하다. 이 때문에 차세대 플렉서블 디스플레이(flexible display)와 투명 디스플레이(transparent display), 접는 디스플레이(foldable display)와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있는 차세대 트랜지스터 소재로 주목받고 있다. 반면 무기 반도체에 비해 성능 및 광 민감도가 떨어지는 단점으로 지적돼왔다.
최동훈 교수 연구팀은 지금까지 전기·전자 소재로 많이 연구되지 못했던 포피린 환상유도체를 합성해 기존의 유기 트랜지스터 소재로 연구된 선형구조의 화합물과 달리 매우 우수한 반도체 특성을 나타내면서도 빛에 민감하게 반응하는 나노구조체를 제작하는데 성공했다.
최 교수는 이 나노구조체를 이용해 전력소모를 감소시킨 고성능단결정 트랜지스터를 개발했고 특히 빛을 쪼이면 매우 높은 광전류가 발생하는 원리를 이용해 기존의 단결정 실리콘 계열보다 월등한 특성을 지닌 광메모리 소자를 구현해냈다.
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최동훈 교수는 “유기 단결정 트랜지스터에서는 기존의 무정형 실리콘 트랜지스터보다 전하이동도가 5~6배 이상 향상된 성능을 보였고 무기물 실리콘 기반의 광감응 트랜지스터보다 광 민감도가 70배 이상 증가하고 암전류의 400만배 이상 광전류가 증폭돼 발생한다”면서 “향후 이 연구가 유기반도체를 이용한 차세대 전자 및 광전자소자 응용분야의 발전에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 대학중점연구소지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구성과는 재료과학 분야 권위있는 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 최신호에 게재됐다.
