연구성과

대기에서도 안정적인 n형 유기반도체 개발 (2010.8.23)

2010-11-15898

화학공학과 박찬언 교수팀,
고리형 올레핀 고분자 절연층 도입으로 동작수명 크게 늘려
세계적 소재분야 권위지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 표지논문 소개

신문처럼 돌돌 말아 쓰는 디스플레이, 달력처럼 벽에 붙이는 TV, 입는 컴퓨터 등에 이용되는 유기 전자 소자의 필수 기술이 POSTECH 연구진에 의해 개발됐다.

화학공학과 박찬언 교수‧박사과정 장재영씨 연구팀은 내열성이 뛰어난 고리형 올레핀 고분자를 절연층으로 이용해 대기 중에서도 안정적인 성능을 유지하는 상보적 유기전자 회로를 구현하는데 성공했다.

신소재 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’ 8월 23일자 표지논문을 통해 발표되는 이번 연구성과는 그간 대기 중에서 불안정하게 작동했던 유기전자 회로 속 상보적 인버터의 게인(gain)을 대기 중에서 최대 50 까지 높였을 뿐 아니라 n형 유기반도체의 성능을 120일 이상 안정적으로 유지시키는데 성공했다는 점에서 큰 화제를 모으고 있다.

유기반도체로 제작된 상보적 인버터가 대기 중에서 이 같은 성능을 보인 것은 매우 이례적인 결과로 평가되고 있다.

지금까지 유기박막트랜지스터 중에서도 n형 유기반도체는 실리콘 반도체에 비해 성능이 떨어질 뿐 아니라 그 동작수명이 짧아 유기전자소자의 필수 소자인 상보적 인버터를 안정적으로 구현하는데 큰 어려움이 있었다.

연구팀은 높은 유리 전이온도(181℃)를 가지는 고리형 올레핀 고분자를 절연체로 사용하고, 유리 전이온도보다 낮은 온도에서 자기조립하는 특성을 갖는 n형 유기반도체를 도입해 n형 유기박막트랜지스터를 제작했으며, 이 트랜지스터가 공기 중에서도 큰 안정성을 가졌다는 사실을 관찰해냈다.

이번 연구에서 사용된 고리형 올레핀 고분자는 기존 올레핀 물질의 장점을 그대로 유지하면서 열에 약한 특성이 개선된 물질이다.

연구팀이 개발한 유기박막트랜지스터는 특별한 보호막 처리 없이 120일 이상 성능을 유지할 수 있으며, 실제 상용화 단계에서 생산단계 단축, 생산비용 절감의 효과도 있을 것으로 기대된다.

박찬언 교수는 “이번 연구는 지금까지 유기전자소자 상용화의 큰 걸림돌로 지적되어 왔던 n형 유기박막트랜지스터의 성능과 동작수명을 획기적으로 개선할 수 있는 결과로 평가되고 있다”며 “유기전자회로의 상용화를 앞당기게 될 수 있을 뿐 아니라 원천기술 확보에서도 우리나라가 훨씬 유리한 고지에 설 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 국가지정연구실(NRL)사업과 코오롱의 지원으로 이루어졌다.