국내 연구진이 착용형(웨어러블) 전자소자 제작에 필수적인 유연하면서도 10나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 이하의 얇고 균일한 두께의 고분자 절연막 제작 기술을 개발했다. 

KAIST(총장 강성모) 생명화학공학과 임성갑 교수와 전기 및 전자공학과 유승협·조병진 교수 공동연구팀은 10일 '네이처 머티리얼스'(Nature Materials)에서 개시제와 고분자 원료물질을 기체상태에서 반응시키는 '개시제를 이용한 화학 기상 증착법'(iCVD)으로 고분자 절연막을 제작하는 기술을 개발했다고 밝혔다.  

사물인터넷(IoT)의 핵심인 웨어러블, 플렉서블 전자소자 발전을 위해서는 가볍고 전력 소모가 적으면서 유연성이 좋은 소자 제작 기술이 필요하며 이런 소자를 만드는 데에는 얇고 유연하면서 절연성능이 뛰어난 절연막이 필수적이다.  

그러나 무기물 소재 기반의 절연막을 포함한 전자소자 재료들은 유연성이 부족하고 고온 공정이 필요해 열에 약한 다른 재료들과의 함께 사용하는 데 어려움이 있다.

고분자 소재 절연막은 유연하지만 보통 용액을 이용해 제작되기 때문에 얇고 균일하게 만드는 데 한계가 있고 잔류 불순물로 절연 특성도 떨어지는 경우도 많다.

연구진은 이 연구에서 이런 문제점을 해결하기 위해 고분자 합성 반응을 일으키는 개시제와 원료물질을 기체 상태에서 반응시켜 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법인 iCVD를 사용했다.

연구진은 고분자 원료인 단량체(V3D3)와 반응 개시제(TBPO)를 기체상태로 만들어 반응시키는 방법으로 고분자 절연체(pV3D3)를 합성했다.  

이렇게 만들어진 절연체는 균일도가 높고 불순물이 최소화돼 10nm 이하의 매우 얇은 두께에서도 무기물 기반 소재의 절연체에 필적하는 절연성능을 보였다.

연구진은 이 절연막을 유기반도체, 그래핀, 산화물 반도체와 같은 차세대 반도체를 기반으로 한 트랜지스터에 적용, 우수한 이동도를 갖는 저전압 트랜지스터를 개발했으며 우수한 유연성을 바탕으로 스티커 필름 형태의 전자 소자도 제작했다.  

임성갑 교수는 "iCVD로 구현된 박막의 절연특성은 고분자 박막으로는 구현할 수 없었던 매우 높은 수준"이라며 "이번에 개발된 iCVD 고분자 절연막은 플렉서블 전자 소자 등 차세대 전자 기술에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것"이라고 말했다.