휘어짐 가능한 그물망 반도체 개발

[산업일보]
영화 속에서 볼 수 있었던 자유자재로 휘어지면서 매우 투명한 전자기기의 등장을 성큼 다가오게 할 그물망 반도체가 개발됐다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 이광희 교수(광주과학기술원) 연구팀이 쉬운 용액공정으로 박막을 만들 수 있고, 자유롭게 휘어지고 가시광 투과도가 100%에 가까운 새로운 그물망 구조의 유기 반도체 재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.

현재 반도체 재료 중에는 유연성이 우수하고, 가시광선 투과도가 완벽한 사례가 없다. 유연한 반도체 재료로 각광을 받던 유기 고분자 반도체는 특유의 가시광 흡수 특성으로 인해 투명하게 만들기 어려운 한계가 있다.

이에 연구팀은 소량의 고분자 반도체를 가시광 영역에서 투명한 절연체 고분자에 도입해 마치 그물망과 같은 구조를 가지는 고분자 반도체를 구현했다.

이 반도체/절연체 고분자 혼합 그물망 반도체는 고분자 반도체가 절연체에 도입되지 않은 순수한 박막형태일 때보다 전하이동도가 약 4배 정도 향상됐으며, 매우 얇은 그물망과 같은 구조적 특성으로 인해 가시광 투과도가 100%에 가까워져 반도체 박막을 통해 반대편 사물을 색의 왜곡없이 볼 수 있다.

이광희 교수는 “이번 연구성과는 전자재료로서의 유기물이 가지는 잠재적 가능성을 넘어 많은 이들이 꿈꿔 왔던 기능을 구현했다. 반도체 기술의 새로운 패러다임과 더불어 기존 실리콘 기술로 구현할 수 없는 초박막형 투명 플렉서블 디스플레이, 심미적으로 우수한 웨어러블 기기 등 새로운 전자기기 실현의 길을 제시한다” 라고 연구의 의의를 설명했다.

이 교수는 “기존의 반도체기술과 여러 차세대 반도체기술로도 구현하기 어려웠던 완벽하게 투명하고 유연하며 고성능의 반도체를 반도체성 고분자의 새로운 그물망구조를 형성함으로써 구현했다”며, “기존의 통념에서 벗어난 그물망 반도체의 전도메커니즘을 규명함으로써 유기반도체에서 높은 전하이동도를 달성하기 위해 필요한 요소와 추구해야 할 방향을 제시했다”고 덧붙였다.

아울러, 자유자재로 휘어지고 투명한 디스플레이 등의 전자기기와 심미적으로 우수한 인체부착형 생체신호감지 모니터링 시스템 같은 새로운 전자장치들의 개발을 매우 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구성과는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 기후변화대응기술개발사업의 지원으로 연구를 수행했으며, 국제적인 학술지인 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.