휘어지는 스마트 기기용 유기 트랜지스터 개발

표준연 "구동 속도와 전류 획기적으로 향상"

한국표준과학연구원은 휘어지는 스마트 기기의 핵심 반도체 소자인 유기 트랜지스터를 개발했다고 23일 밝혔다.

현재 상용화된 폴더블폰은 디스플레이 한 면만 접었다 펼 수 있도록 돼 있다.

디스플레이 전체를 자유자재로 구부려 손목시계처럼 차거나 둘둘 말아 사용하기 위해서는 정보를 처리·저장하는 반도체 소자인 트랜지스터 역시 유연해야 한다.

유기물의 유연한 성질을 이용한 유기 트랜지스터는 가볍고 유연하며 가격도 저렴하다는 장점이 있지만, 무기 반도체보다 반응시간이 늦고 구동 전력이 크다는 문제가 있다.

이 때문에 반도체 소자를 조밀하게 배열해 성능을 높이려는 연구가 진행되고 있지만 소자를 일일이 깎아 붙여야 해 기술적으로 어렵고, 비용도 많이 든다.

연구팀은 간단한 전기화학적 공정으로 유기 트랜지스터를 수직으로 쌓아 올려 이 같은 문제점을 해결했다.

산업 현장에서 많이 쓰는 ‘애노다이징'(anodizing·양극 산화, 전극 표면에 산화알루미늄 산화막을 만드는 공정)을 적용, 깎아내고 붙이는 방식이 아닌 화학 반응을 통해 미세 구조체를 아래서부터 쌓아 올렸다.

이렇게 만들어진 트랜지스터는 기존 수평 방식의 유기 트랜지스터보다 구동 속도가 100배 빨라졌고, 구동 시 흐를 수 있는 최대 전류는 1만배 증가했다.

구동에 필요한 전압은 3분의 1 수준으로 줄었다.

연구책임자인 임경근 표준연 선임연구원은 “유기 트랜지스터의 성능을 획기적으로 높여 형태가 자유자재로 변하는 디스플레이, 센서, 반도체 소자 등 차세대 스마트 기기 개발에 기여할 것”이라고 말했다.

독일 드레스덴 공대, 홍콩 중문대와 공동으로 진행한 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'(Advanced Functional Materials) 지난 달 14일 자에 실렸다.

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