‘신축성·내구성 우수’ 무기물 기반 유연 반도체 박막 개발

UNIST 연구진, 저렴한 용액 공정으로 박막 합성

울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 신축성과 내구성이 모두 우수한 무기물 기반 유연 반도체 박막을 개발했다.

17일 UNIST에 따르면 신소재공학과 손재성·최문기·김주영 교수 연구팀은 황화은(Ag2S) 무기반도체 박막을 저렴한 용액 공정으로 합성하는 데 성공했다.

기존 무기반도체 소재는 이온 결합 등으로 이뤄져 있어 본질적으로 쉽게 부서지는 특성이 있지만, 연구팀이 개발한 황화은 박막은 연신 변형률(재료를 잡아당기는 힘을 가했을 때 최대로 늘어날 수 있는 길이와 원래 재료의 길이 간 비율)이 15%에 이를 정도로 신축성이 우수한 것으로 나타났다.

무기반도체는 유기화합물 반도체 소재보다 우수한 열적·화학적 안정성을 지녀 고온다습한 특수 환경에서도 안정적으로 구동 가능한 전자 소자에 사용할 수 있다.

특히 연구팀이 개발한 무기반도체 박막은 기존과 달리 저렴한 저온 용액 공정으로 제조할 수 있어 상업화에도 유리하다.

공동 제1 저자인 조소영 신소재공학과 석사과정 연구원은 “원재료에 상당한 고온·고압을 가하는 기존 생산 방법은 박막 생산비가 비쌀뿐더러, 메모리 반도체 소자를 이루는 다른 재질 층이 고온·고압을 견디지 못해 소자 제작에 바로 적용하기 힘들다는 단점이 있었다”고 설명했다.

연구팀은 합성한 박막으로 제작한 저항 변화 메모리 소자(RRAM)를 파킨슨병 환자 모니터링 장치에 적용해 성능도 입증했다.

이 장치를 환자 몸에 붙이면 근육 경련과 같은 환자의 운동 이상을 감지할 수 있다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials)에 4월 30일 온라인판으로 발표됐으며, 표지 논문으로 선정돼 출판을 앞두고 있다.

연구는 한국연구재단의 미래소재디스커버리사업, 도전형 소재기술개발 프로그램 등의 지원을 받았다.

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