한양대, 원가·소비전력 낮춘 디스플레이 반도체 소자 개발

정재경 한양대 교수

정재경 한양대 융합전자공학부 교수팀이 생산원가와 소비전력을 개선할 수 있는 '산화물 반도체 채널 트랜지스터 소자'를 개발했다.

최근 플래그십 스마트폰에는 고해상도 디스플레이를 구현하면서 소비전력을 감소시킬 수 있는 저온다결정산화물(LTPO) 유기발광다이오드(OLED) 기술이 적용되고 있다.

이때 LTPO는 전자 이동도는 높으나 누설전류가 많은 저온다결정실리콘(LTPS)와 반대로 전자 이동도는 낮지만 누설전류가 적은 비정질산화물(IGZO)의 두 반도체 채널 공정을 상호 보완 결합한 기술이다. 하지만 결합 공정 난이도가 높아 많은 비용이 든다는 단점이 있다.

정 교수팀은 LTPO와 IGZO의 단점을 동시 극복할 수 있는 반도체 채널 트랜지스터 소자를 개발했다. 기존 LTPO공정에서 두 반도체 채널을 결합하던 방식을 단일 채널 방식으로 대체해 제조공정을 크게 단순화할 수 있게 됐다.

정재경 교수 팀이 개발한 큐빅 스피넬 결정상 산화물 채널물질 특성 이미지

연구팀은 금속 촉매를 효과적으로 사용하여 300도 이하 저온에서 '큐빅 스피넬 결정상 산화물 채널물질'을 성장시켰다. 이를 통해 제작된 스피넬 산화물 트랜지스터 소자는 세계 최고 수준의 전계 이동도(> 80 cm2/Vs)와 매우 우수한 전류 점멸비를 보였다. 동시에 디스플레이 소자 적용에 가장 중요한 전기적 신뢰성 또한 높음을 확인했다.

정 교수는 “향후 최첨단, 저전력, 초고해상도 모바일 디스플레이 산업에 활용이 가능할 것”이라고 전망했다. 연구는 산업통상자원부 산업기술혁신사업 및 삼성디스플레이 지원을 받아 진행됐으며, 연구결과는 소재 분야 세계적인 학술지인 'Small methods'에 3월에 발표됐다.

김명희기자 noprint@etnews.com