원자들이 무작위로 배열된 구조를 가진 '비정질 금속-산화물 반도체'는 가시광에서 투명하면서 우수한 전기적 특성을 보여 투명 디스플레이를 구현할 소재로 주목받고 있다.

그러나 비정질 금속-산화물 반도체는 빛과 전기적 스트레스에 취약해 응용에 한계가 있다. 외부 빛 등에 반응하면 전기적인 특성이 나빠지는 것이 문제다.

14일 미래창조과학부에 따르면 고려대 전기전자공학부 주병권 교수 연구팀과 카이스트 전기 및 전자공학과 최경철 교수 연구팀은 비정질 금속-산화물 반도체의 안정성을 높이는 기술을 개발했다.

연구팀은 앞서 개발한 '표면 플라즈몬'으로 필터를 만들어 반도체 소자에 영향을 주는 파장대(470㎚ 이하)의 빛을 차단함으로써 비정질 금속-산화물 반도체의 변화를 막았다.

표면 플라즈몬은 금속 나노입자의 표면에 있는 전자가 특정 광원에 반응해 공명하는 것이 특징이다. 연구팀은 이런 특성을 이용해 원하는 파장대의 빛만 투과하는 플라즈모닉 필터를 제작해 소자에 접목했다.

연구팀은 소자에 빛과 전기 스트레스를 줬을 때 필터를 장착한 소자가 필터 없는 소자보다 문턱전압(Threshold) 변화가 3분의 1 이하로 줄어들었으며, 빛을 차단했을 때 스트레스를 받기 전의 상태로 거의 회복되는 것을 확인했다.

연구팀이 앞서 개발한 고효율 디스플레이 컬러필터와 투명 유기발광다이오드(OLED) 기술에 이번 필터 기술을 결합하면 가까운 미래에 차세대 투명 디스플레이를 개발, 평범한 유리창에서도 TV를 볼 수 있게 될 것으로 기대된다.

미래부와 한국연구재단이 추진하는 '선도연구센터지원사업'의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 결과는 첨단신소재 분야 국제학술지 '어드밴스트 펑셔널 머티리얼스' 3월17일자 온라인판에 게재됐다.