국내 연구진이 유기용매 대신 물을 이용해 친환경 반도체를 제조하는 기술을 개발했다.
정대성 중앙대 교수팀과 김윤희 경상대 교수팀은 비이온성 계면활성제를 사용해 유기반도체를 물에 분산시키고 물로부터 고성능 유기반도체 박막을 제조하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.
유기반도체는 실리콘 반도체보다 가볍고 유연하며 적은 비용으로 제작이 가능해 유기발광다이오드(OLED) 등 차세대 디스플레이에 활용된다. 유기반도체로 다이오드 같은 장치를 구현하려면 고체 형태로 제조한 유기반도체를 녹여 필름(박막)으로 성형해야 한다. 이 과정에서 유기반도체를 고르게 분산시켜 녹이기 위해 유기용매를 활용하는데 내부 부식성과 인체 유해성으로 인해 물과 같은 친환경 용매 개발이 필요하다.
계면활성제를 활용하면 반도체를 물에 녹일 수 있지만 이때 활용한 이온성 계면활성제가 반도체 박막 형성 후에도 내부에 일부 남아 전하 이동을 저해하는 문제가 있었다.
연구팀은 기존에 사용한 적이 없던 비이온성 계면활성제를 새로운 구조로 개발하고 이를 활용해 유기반도체 박막을 제작했다. 박막 형성 후 활성제가 쉽게 떨어져 나가 전하 흐름을 유지하는 것을 확인했다. 연구팀은 개발한 비이온성 계면활성제를 사용해 유기반도체를 물에 분산시키고 물에서 고성능 유기반도체 박막을 제조했다. 이 유기반도체 박막을 구동한 결과 유기용매를 사용한 유기반도체뿐만 아니라 실리콘 반도체와도 비슷한 수준의 높은 전하 이동도를 보였다.
정대성 교수는 “세계 최초로 물을 활용한 고성능 반도체 제조 기술을 개발했다”며 “현재 우리나라 핵심 기술인 디스플레이와 각종 이미지 센서 등의 제조에 친환경 기술을 접목할 수 있다”고 밝혔다.
연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)’ 온라인판 19일자에 게재됐으며, VIP논문으로 선정돼 표지논문으로 게재될 예정이다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
