작성일 : 19-07-17 13:22
표준연 임경근 박사팀, '수직 구조 유기 트랜지스터' 개발 , 고성능 유연소자 개발···폴더블폰 가격 절감 기대
 글쓴이 : happy
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임경근 박사팀이 개발한 고성능 수직 유기 트랜지스터. <사진=표준연 제공 >임경근 박사팀이 개발한 고성능 수직 유기 트랜지스터. <사진=표준연 제공>

웨어러블
‧플렉시블 기기의 핵심 소자인 '트랜지스터'의 성능을 높일 제조법이 개발됐다.

한국표준과학연구원(원장 박상열) 임경근 박사팀전기화학적 산화공정을 이용해 '수직 구조 유기 트랜지스터'를 개발했다고 16일 밝혔다. 

트랜지스터는 전자기기에서 전하의 흐름을 켜고 끄는 스위치 역할을 한다. 유기 트랜지스터는 무기물이 아닌 화학 반응으로 만들 수 있어 유연하고, 제조 비용도 저렴하다. 

하지만, 아직 상용화 수준은 아니다. 수평으로 배열된 트랜지스터의 전극 때문에 소자 면적이 넓어서 구동전압이 높고 반응시간도 길다. 또한, 구조적인 문제로 전극에 기생하는 정전용량이 커서 성능을 높이는 데 한계가 있다.

임경근 박사와 독일 드레스덴공대 칼 레오 교수 연구팀은 전극과 유기 반도체를 수직으로 쌓아 문제를 해결했다. 전자의 흐름을 수직으로 조절하자 이동거리가 수백 배 짧아지면서 구동속도가 빨라졌다. 

수직구조에서는 반도체층 내부에 있는 투과전극의 성능이 중요하다. 투과전극은 소자가 켜진 상태에서는 많은 전자를 빠르게 투과하고, 꺼진 상태에선 새는 전류 없이 전하의 이동을 차단해야 한다. 기존의 열 성장 방법 등으로 제작된 투과전극은 미세 나노구조를 제어하지 못해 성능이 떨어진다는 평가를 받는다.

연구팀은 '아노다이징(anodizing) 공정'을 이용해 투과전극을 만들었다. 아노다이징 공정은 감귤류 과일에 있는 시트르산이 희석된 수용액에 투과전극을 넣고 전압을 흘려주는 방법이다.

연구팀의 기술은 투과전극을 통과하는 전자 흐름을 효과적으로 제어하고 누설전류를 1만 배 이상 감소한다. 또한, 비싸고 복잡한 공정 없이 아노다이징 전압의 세기만 조절해 투과전극을 안정적으로 만들 수 있어 산업 응용성도 크다.

수직 유직 트랜지스터의 개요도. 아노다이징 공정으로 개발된 투과전극(동공-산화막 구조체)이 사용됐다. <그림=표준연 제조 >수직 유직 트랜지스터의 개요도. 아노다이징 공정으로 개발된 투과전극(동공-산화막 구조체)이 사용됐다. <그림=표준연 제조>

임경근 박사"이번 기술로 유기 트랜지스터의 성능이 향상되어 다양한 곳에 응용될 수 있을 것"이라며 "친환경 아노다이징을 활용한 수직 유기 트랜지스터는 폴더블폰과 웨어러블 컴퓨터 등의 제조 비용도 절감시킬 것"이라고 말했다.

연구 결과는 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 실렸다. 논문명은 'Vertical Organic Thin-Film Transistors with an Anodized Permeable Base for Very Low Leakage Current'다.