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더 저렴한 가격으로 트랜지스터 성능 25배↑

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더 저렴한 가격으로 트랜지스터 성능 25배↑

2016.04.13 18:00
광주과기원(GIST), 비싼 인듐 대신 리튬과 탄소나노튜브로 제작
광주과학기술원(GIST) 제공
광주과학기술원(GIST) 제공
국내 연구진이 차세대 디스플레이 소자를 더 저렴하게 제작하면서도 성능은 25배 높일 수 있는 원천기술을 개발했다.

 

함문호 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수(사진)팀은 제작이 간단한 용액공정을 통해 저가 재료만으로 구성된 박막 트랜지스터 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

 

박막 트랜지스터는 TV, 휴대전화 등에 탑재되는 핵심 부품 중 하나다. 간단한 용액공정을 활용하면 제작비용을 현저하게 낮출 수 있지만, 소자의 성능을 평가하는 지표인 전하이동도가 낮다는 문제가 있었다. 고가의 원소인 인듐을 추가하면 전하이동도가 높아지지만 가격이 상용화의 걸림돌이 돼왔다.

 

연구진은 저렴한 원소인 리튬과 탄소나노튜브(CNT)를 활용해 가격 문제를 해결했다. 일반적으로 CNT는 물과 잘 섞이지 않는 성질 때문에 소자 내에 골고루 분포하지 않고 뭉쳐 있어 전기적 특성이 균일하지 못한 문제가 있는데, 이를 해결하기 위해 CNT에 산을 추가해 물과 잘 섞이도록 만들었다.

 

리튬과 탄소나노튜브를 적용한 박막 트랜지스터의 실제 모습. - 광주과학기술원(GIST) 제공
리튬과 탄소나노튜브를 적용한 박막 트랜지스터의 실제 모습. - 광주과학기술원(GIST) 제공

기존에 사용되던 트랜지스터는 1V(볼트)의 전압을 걸었을 때 전하가 초당 1.4㎠의 면적을 이동할 수 있는 성능을 보였지만, 리튬을 추가하자 약 5배 높아진 5.2의 이동도를 보였다. CNT처리 과정까지 마무리하자 성능이 약 25배 향상됐다. 고가의 재료인 인듐을 사용하지 않은 소자 중에서는 현존 최고 수준의 성능이다.

 

함 교수는 “CNT가 전자가 원활하게 이동할 수 있는 통로를 만들어주기 때문”이라며 “차세대 디스플레이의 고성능 구동소자를 싼 가격으로 제작할 수 있다”고 말했다.

 

연구결과는 재료과학 분야 학술지 ‘스몰’ 2월 9일자 표지논문으로 실렸다.

 

 

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