단국대, 유기 반도체 성능 10배 높인 소자 개발

최준환·김민주 교수팀, KAIST와 공동 연구
“향후 유연한 반도체 소자 개발 진전 기대”

[이데일리 신하영 기자] 단국대 연구팀이 KAIST(한국과학기술원) 연구팀과의 공동 연구에서 종전보다 성능이 10배 향상된 유기 반도체 소자를 개발했다.

왼쪽부터 최준환·김민주 교수(사진=단국대 제공)

단국대는 최준환(화학공학과)·김민주(전자전기공학부) 교수팀이 KAIST 임성갑·조병진 교수팀과 공동으로 알킬 체인을 활용, 고성능 유기 반도체 소자를 개발했다고 5일 밝혔다.

유기 반도체는 가볍고 유연해 자유자재로 구부리거나 접을 수 있어 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 통상 전기용량을 높이기 위해 극성이 높은 절연막 소재를 사용하면 동작전압은 낮아지지만, 극성으로 전하들이 잘 움직이지 못해 이동도가 감소하는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 알킬 체인(탄소와 탄소를 수직으로 배열한 분자 구조)을 유기 반도체 소자에 적용, 고성능 유기 반도체 소자를 개발했다. 절연막 표면의 극성을 억제해 성능을 10배 이상 높이는 데 성공한 것. 이로써 극성 절연막 소재를 활용해 낮은 동작전압에서 출력 전류를 대폭 상향한 고성능 유기 반도체 소자를 제작할 수 있게 됐다.

연구 논문은 저명 국제 학술지(Small Methods)에 온라인 게재됐다. 최 교수는 “이번 연구는 유기 반도체의 알킬 체인이 절연막 표면의 극성을 억제할 수 있다는 점을 화학·전기적 분석을 통해 검증하는 데 성공했다”며 “반도체에 이어 절연체까지 유연한 고분자 물질을 사용했기에 향후 유연한 반도체 소자 개발에 큰 진전이 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 △학문후속세대양성사업 △개인기초생애첫연구사업 지원을 받아 수행했다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)