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차세대 전자소자 ‘유기반도체’ 실용화 길 찾았다

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2018년 11월 05일 15:53 프린트하기

위치불규칭성 고분자를 이용해 만든 유기반도체 트랜지스터의 모습. 울산과학기술원 제공.
위치불규칭성 고분자를 이용해 만든 유기반도체 트랜지스터의 모습. 울산과학기술원 제공.

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 양창덕 교수, 이화여대 화학신소재공학전공 이병훈 교수, 동서대 신소재화학공학전공 이정훈 교수 연구진은 유기반도체의 전기적 특성(전하이동도)을 획기적으로 높이는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

 

탄소로 구성된 ‘유기 반도체’는 제작 단가가 싸고 접거나 휘게 만들 수 있어 웨어러블컴퓨터에 사용할 소재로 주목받고 있다. 하지만 실리콘 반도체보다 전기가 잘 흐르지 않는 성질 때문에 상용화의 걸림돌이 돼왔다.

 

유기반도체는 분자량이 큰 ‘고분자’ 물질로 내부 분자의 위치가 규칙적으로 배열돼 있어야 전하이동도가 높다고 알려져 왔다. 연구진은 고분자 물질 내부에서 전하이동과 관계된 일부 분자의 위치만 규칙적으로 배치하면 다른 분자들의 구성이 불규칙해도 효율이 높아진다는 사실을 처음으로 알아냈다.

 

연구진은 반도체 소자의 가장 기본 형태인 ‘트렌지스터’를 제작해 효율을 확인했다. 그 결과 기존에 ‘위치규칙성'이 있는 고분자 물질의 전하이동도보다 두 배 이상 효율이 높아진다는 사실을 증명했다. 분자 구조가 불규칙한 유기반도체의 전하이동도가 더 뛰어나다는 사실은 기존 반도체 공학의 통념을 뒤집는 결과라고 연구진은 설명했다.

 

연구진은 유기반도체의 실용화에 한걸음 더 다가갈 열쇠가 될 것으로 보고 있다. 양창덕 교수는 “이번에 합성한 고분자의 전하이동도는 현재까지 보고된 최고 수준의 수치”라며 “앞으로 고성능 유기반도체를 개발할 수 있는 새로운 시야를 제시하고 있다”고 밝혔다. 

 

이번 연구결과는 응용화학 분야에서 국제 학술지 ‘앙게반테 케미(Angewante Chemie)’ 최근호에 게재됐다.

 

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