환경친화적 공정으로 유연한 디스플레이용 플라스틱 반도체 재료를 만드는 기술이 개발됐다. 상업적 공정에 허가된 유기용매로 플라스틱 반도체의 전하이동도를 일정 수준 이상 높일 수 있어 향후 플라스틱 반도체를 이용한 소자의 대량생산에 기여할 것으로 기대된다.
경상대 화학과 김윤희 교수와 중앙대 화학과 정대성 교수팀은 할로겐 용매 대신 상업적 공정에 허가된 유기용매인 테트랄린을 이용해 전하이동도 5 이상인 플라스틱 반도체 재료를 설계, 박막 트랜지스터를 만드는 데 성공했다고 밝혔다.
유연성이 떨어지는 실리콘 등 무기물 반도체와 달리 플라스틱 같은 유기물 재료는 접거나 늘일 수 있어 주목받고 있다. 하지만 유기물 박막트랜지스터는 환경 규제를 받는 할로겐 용매를 사용해 연구하는 것이 대부분이고, 비 할로겐 용매를 사용하는 경우 아몰레드 같은 차세대 디스플레이에 적용하기에는 전하이동도가 5이하로 낮아 한계가 있었다.
연구팀은 주사슬과 곁사슬 사이에 선형의 지방족 사슬을 넣는 한편 주사슬을 구성하는 단위체 일부를 다양화해 임의로 배치, 불규칙성을 제공해 테트랄린에도 잘 녹고 전하이동도도 높였다.
김 교수는 “국내는 물론 세계 각국의 우수 연구팀으로부터 기초 물질 합성과 소자 제작을 위한 재료 제공에 대한 문의가 많다”며 “기업들로부터 상용화 모듈 제작 연구를 위한 재료 제공을 제의받고 있다”고 밝혔다.
연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견연구자지원사업과 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행했고, 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 지난 8일자 온라인판에 게재됐다. 연구팀은 관련 원료물질 등에 대해 3건의 국내특허도 출원했다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
