June 18,2019

고체와 액체 사이 신기한 ‘액정’…활용 가능성 넓힌다

KAIST 윤동기 교수팀, 액정 특성 활용 트랜지스터 개발

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한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 윤동기 교수팀이 액정 물질 특성을 이용한 유기 반도체 기반 트랜지스터를 개발했다고 4일 밝혔다.

연구는 데이비드 왈바 미국 콜로라도 주립대 교수와 협업을 통해 수행했다.

고체 결정성과 액체 유동성을 동시에 지닌 액정은 실생활에서 아주 쉽게 접하는 물질이다.

TV·컴퓨터·스마트폰·전광판 등 디스플레이 핵심 소재로 널리 쓰인다.

액정은 빛, 온도, 전기장 같은 외부 자극에 민감하게 반응하곤 한다.

각 액정상 모식도와 다양한 조건에서의 이미지 ⓒ 한국연구재단 제공

각 액정상 모식도와 다양한 조건에서의 이미지 ⓒ 한국연구재단 제공

그런데 그간 액정표시장치(LCD) 외에 다른 분야 응용 연구는 다양하게 진행되지 못했다.

연구팀은 우수한 결정질과 대면적 고배향이 쉬운 액정 반도체 소재를 합성했다.

배향은 미세 결정 같은 물질이 일정한 방향으로 배열되는 것을 뜻한다.

아울러 기존 용액 공정과 달리 액정 반도체 자체 유동성을 이용해 손쉽게 일축(한쪽) 수평 배향했다.

이를 바탕으로 무결점·대면적 고배향의 액정 반도체 박막을 제작했다.

이번 연구는 배향 특성을 유기 전계 효과 트랜지스터(트랜지스터 활성층 소자에 유기 반도체 물질을 사용한 것)에 처음으로 적용한 사례라고 연구팀은 설명했다.

두 개의 편광판만 있으면 가시적으로 전하 이동도까지 예측할 수 있는 특별한 플랫폼도 제작할 수 있다.

윤동기 교수는 “다른 유기 광전자 소자나 센서 등에도 응용할 수 있을 것”이라며 “LCD 분야에만 국한했던 액정 분자의 우수한 배향 능력을 다양한 유기 플랫폼에 적용하는 가능성을 연 셈”이라고 말했다.

전하 이동도를 예측할 수 있는 플랫폼 설명도 ⓒ 한국연구재단 제공

전하 이동도를 예측할 수 있는 플랫폼 설명도 ⓒ 한국연구재단 제공

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(전략과제)과 미래유망기술 융합 파이오니어 사업 지원으로 수행했다.

논문은 국제학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스’(ACS Central Science) 11월 28일 자에 실렸다.

한문종 박사과정 학생이 논문 1 저자로 이름을 올렸다.

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