아주대는 서형탁 신소재공학과 교수 연구팀이 절연체인 두 나노결정 산화물을 접합해 전도도 조절이 가능한 투명 전자 신소재를 개발했다고 28일 밝혔다.
두 소재가 맞닿은 경계면에서 2차원 전자구름이 형성되어 전도도가 최대 10조 배까지 발생하는 특이 현상을 이용한 것이다.
현재 기술을 이용해 이론적 가능성을 실현시켰다는 점에서 '획기적'이란 평가다.
현재 투명 전자 소재는 인듐주석산화물처럼 여러 성분을 혼합한 복합 산화물이 주로 사용된다. 하지만 복합 산화물 소재는 △투명도의 한계 △유연 기판 적용에 부적합한 고온 공정 △자유로운 전도도 조절 등 어려움으로 미래형 디스플레이와 IoT센서에 적용이 쉽지 않다.
서 교수팀이 개발한 신소재는 상온에서 형성한 나노결정의 인듐산화물(In2O3) 박막위에 '원자층 증착방식(ALD)'으로 알루미늄산화물(Al2O3)을 쌓아올린 적층구조다. 적층구조에서 두 절연두 소재가 맞닿은 두께 5㎚이하 계면 부분에서 전도도가 비약적으로 증가해 전도체가 되는 비전형적인 현상이 일어난다. 계면 전도도는 증착 전 상태보다 최대 10조 배까지 증가하는 것으로 측정됐다.
서 교수팀은 이 현상을 주사투과 전자현미경으로 '원자단위 전자구조'를 분석해 두 박막의 좁은 계면에 전자구름 현상이 일어나고, 이 곳에서 부분적 2차원 전자 전도현상'이 발생한 것을 밝혀냈다. 연구는국제학술지 ACS 나노 최신호에 소개됐다.
서 교수는 이번 신소재를 “전도도 조절이 자유롭고, 투명하고 유연해 전자소자의 핵심 소재로 적용할 수 있다”먀 “무엇보다 기존 반도체와 디스플레이 공정과 호환되는 방식이어서 즉시 상용화가 가능하다”고 강조했다.
이경민 성장기업부(판교)기자 kmlee@etnews.com
