삼성종합기술원 이은홍 박사와 한양대 박완준 교수 연구팀이 투명하고 유연한 장치의 핵심부품으로 이용될 수 있는 나노튜브 네트워크로 제조된 트랜지스터를 개발했다.
유연하고 투명한 전자소자를 제조함으로써 전자신문, 자동차 전면 유리 영상 디스플레이 등 새로운 응용 분야를 기대할 수 있게 됐다.
이 장치에는 광 디스플레이와 전류 조절 트랜지스터가 필요하다. 일반적으로 유기발광다이오드(OLED)와 LCD가 광 디스플레이로 작동된다는 것을 알고 있지만 투명하면서 유연한 트랜지스터 재료의 개발은 여전히 요원한 것으로 여겨져 왔다.
최근 한양대 연구진은 유리 매질에 단일 벽 탄소 나노튜브(SWNT)가 네트워크로 구성된 박막 트랜지스터를 개발했다. SWNT를 적용한 박막 트랜지스터가 최초는 아니지만 일반적으로 요구된 것보다 낮은 온도에서 성장시켜 고밀도의 SWNT를 구현했다는 측면이 주목할만하다.
이번에 개발된 방법은 나노튜브가 평판 디스플레이 및 미래의 광전자 장치와 같은 투명하고 박막의 전자소자를 제조할 수 있는 수단이 될 수 있음을 입증하는 것이다.
박완준 교수는 “이번 연구 결과는 SWNT 하나이기 보다는 SWNT 박막으로 트랜지스터를 제조할 수 있다는 결과”라고 강조했다. 이는 튜브 하나를 개별적으로 조절할 필요없이 나노튜브 여러 개로 전자 장치를 제조하는 것이 보다 용이하다는 것을 의미한다.
연구진은 나노테크놀러지 최근호에 SWNT 네트워크가 화학 증착법(CVD)을 통해 어떻게 정렬되는지를 설명했다. 나노테크놀로지에 따르면 에칭을 배제하기 위해 촉매로 미리 패턴된 매질이 이용됐고 나노튜브는 매질에 직접 침착된다. 연구진은 물 플라즈마를 이용해 본 방법을 향상시킴으로써 이전 방법에서보다 낮은 온도로 나노튜브를 성장시킬 수 있었다.
매질에서 SWNT는 고밀도를 형성하기 때문에 나노튜브는 연속된 전도 경로를 형성해 서로 교차된다. 하지만, 특정 연결 문턱 값 이상의 나노튜브의 경우 전도성을 갖지 않는다. 이같은 방식으로 SWNT는 반도체처럼 작동해 트랜지스터의 온·오프 스위칭의 기반을 제공한다.
연구진은 앞으로 재료의 이동도를 증가시키고 나노튜브 네트워크의 복잡한 배열을 이해해 나노튜브 트랜지스터의 향상을 꾀할 계획이다.
주문정기자@전자신문, mjjoo@
