친환경 수성 반도체 잉크, 비누 이용 개발 성공 반도체 표면 제어기술로 다양한 전자소자 직접 활용 가능 고분자 반도체 소재는 탄소기반 유기화합물로 이루어진 소재이며 분자구조 설계의 용이성, 경량성, 유연성 등의 장점을 바탕으로 지난 20년간 광범위하게 연구돼 왔다. 특히 근래에는 OLED를 이용해 유연한 패널 등을 만들어 그 산업 활용 가치를 인정받기도 했다. 하지만 고분자 반도체 소재의 소수성 때문에 주로 클로로포름이나 클로로 벤젠과 같은 할로겐을 포함하는 독성 유기용매에 의해서 소자제작공정이 이루어지므로 막대한 환경 비용을 발생, 산업적 활용 가치가 떨어지고 있다. 이러한 한계를 돌파하기 위해 물을 이용한 고분자 반도체 기반 소자제작공정이 많은 연구를 통해 보고됐지만 산업화가 가능한 수준에는 다다르지 못한 실정이다.정대성 교수(대구경북과학기술원) 연구팀이 비누를 구성하는 성분인 계면활성제를 이용해 환경 친화적인 수성 반도체 잉크를 제조하는 기술을 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 밝혔다.연구팀은 오랜 기간의 연구를 통해 콜로이드 제조에 있어 계면활성제의 화학적 구조에 따라 콜로이드의 순도 및 균일성이 크게 다변화될 수 있다는 점에 주목했다. 특히 콜로이드의 순도 및 균일성이 아주 높은 경우에만 콜로이드로부터 고품질의 박막이 제조될 수 있고 따라서 고성능의 전자소자가 구현될 수 있다는 점에 착안, 고성능의 친환경 반도체 소자를 제조하기 위해 이론적으로 요구되는 수성 고분자 반도체 콜로이드의 4가지 법칙을 선정하고 이를 만족하는 계면활성제를 확보하는 연구를 수행했다.고분자 반도체는 유연성이 좋고 무게가 가벼울 뿐만 아니라, 용액공정을 통해 저비용으로 넓은 면적에 공정할 수 있기 때문에 웨어러블 스마트 기기 등의 차세대 재료로서 각광받고 있다. 하지만 공정과정에서 독성 유기용매를 사용해야 하기 때문에 환경오염을 일으키는 문제가 있다.연구팀은 독성이 있는 유기용매를 사용하지 않는 친환경 반도체 제조공정을 위해서 계면활성제를 이용한 반도체 표면 제어 기술을 개발했고, 이를 통해 수성 반도체 잉크를 제작하는 데 성공했다.정대성 교수는 “이번 연구는 웨어러블 전자소자의 핵심소재로 각광받고 있는 유기 반도체의 제작 시 발생하는 환경오염 문제를 근본적으로 해결한 연구 성과이며, 간단한 화학적 개질을 통해 다양한 반도체 소재를 물에 분산시킬 수 있는 원천기술을 개발한 것으로 트랜지스터부터 태양전지, 복합회로, 이미지 센서 등 다양한 광전자 소자 제작에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의 의의를 밝혔다.

친환경 수성 반도체 잉크, 비누 이용 개발 성공

반도체 표면 제어기술로 다양한 전자소자 직접 활용 가능

기사입력 2017-11-16 09:08:16

[산업일보]

고분자 반도체 소재는 탄소기반 유기화합물로 이루어진 소재이며 분자구조 설계의 용이성, 경량성, 유연성 등의 장점을 바탕으로 지난 20년간 광범위하게 연구돼 왔다. 특히 근래에는 OLED를 이용해 유연한 패널 등을 만들어 그 산업 활용 가치를 인정받기도 했다. 하지만 고분자 반도체 소재의 소수성 때문에 주로 클로로포름이나 클로로 벤젠과 같은 할로겐을 포함하는 독성 유기용매에 의해서 소자제작공정이 이루어지므로 막대한 환경 비용을 발생, 산업적 활용 가치가 떨어지고 있다. 이러한 한계를 돌파하기 위해 물을 이용한 고분자 반도체 기반 소자제작공정이 많은 연구를 통해 보고됐지만 산업화가 가능한 수준에는 다다르지 못한 실정이다.

정대성 교수(대구경북과학기술원) 연구팀이 비누를 구성하는 성분인 계면활성제를 이용해 환경 친화적인 수성 반도체 잉크를 제조하는 기술을 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 밝혔다.

연구팀은 오랜 기간의 연구를 통해 콜로이드 제조에 있어 계면활성제의 화학적 구조에 따라 콜로이드의 순도 및 균일성이 크게 다변화될 수 있다는 점에 주목했다. 특히 콜로이드의 순도 및 균일성이 아주 높은 경우에만 콜로이드로부터 고품질의 박막이 제조될 수 있고 따라서 고성능의 전자소자가 구현될 수 있다는 점에 착안, 고성능의 친환경 반도체 소자를 제조하기 위해 이론적으로 요구되는 수성 고분자 반도체 콜로이드의 4가지 법칙을 선정하고 이를 만족하는 계면활성제를 확보하는 연구를 수행했다.

고분자 반도체는 유연성이 좋고 무게가 가벼울 뿐만 아니라, 용액공정을 통해 저비용으로 넓은 면적에 공정할 수 있기 때문에 웨어러블 스마트 기기 등의 차세대 재료로서 각광받고 있다. 하지만 공정과정에서 독성 유기용매를 사용해야 하기 때문에 환경오염을 일으키는 문제가 있다.

연구팀은 독성이 있는 유기용매를 사용하지 않는 친환경 반도체 제조공정을 위해서 계면활성제를 이용한 반도체 표면 제어 기술을 개발했고, 이를 통해 수성 반도체 잉크를 제작하는 데 성공했다.

정대성 교수는 “이번 연구는 웨어러블 전자소자의 핵심소재로 각광받고 있는 유기 반도체의 제작 시 발생하는 환경오염 문제를 근본적으로 해결한 연구 성과이며, 간단한 화학적 개질을 통해 다양한 반도체 소재를 물에 분산시킬 수 있는 원천기술을 개발한 것으로 트랜지스터부터 태양전지, 복합회로, 이미지 센서 등 다양한 광전자 소자 제작에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의 의의를 밝혔다.

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변지영 기자 hinomad@kidd.co.kr

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