고성능 플라스틱 반도체 개발로 유연 디스플레이 개발

국내 연구진이 유연 디스플레이의 핵심 소재인 고분자 반도체를 개발했다.
김윤희 경상대 교수팀과 노용영 동국대 교수팀은 유연 디스플레이 구현을 위한 핵심 소재인 높은 전하이동도를 가지면서 안정성도 좋은 n-형 플라스틱 반도체를 개발했다고 22일 밝혔다.
반도체는 전자(음의 특성) 이동에 의한 n-형 반도체와 정공(양의 특성) 이동에 의한 p-형 반도체가 있다. 지금까지 유기화합물 반도체 분야에서는 p-형이 n-형보다 더 많이 개발돼 왔다. 정공의 이동도가 전자의 이동도에 비해 빠르고 안정성도 높아서 p-형 유기화합물 반도체의 성능이 n-형보다 높기 때문이다.
하지만 반도체가 다이오드나 트랜지스터 등의 기본 전자소자로 동작하기 위해서는 두 반도체의 조합(p-n 접합)이 반드시 필요하다. 따라서 유기화합물 반도체 분야에서는 p-형 반도체 성능에 맞는 n-형 유기화합물 반도체 개발이 필수적으로 요구됐다.

이에 연구팀은 최근 유기박막 트랜지스터나 태양전지 등 많이 사용되고 있는 재료 중 하나인 디케토피롤로피롤(DPP)에 '니트릴(nitrile)'이란 치환체를 추가해 n-형 특성을 높인 플라스틱 물질을 개발했다. 또 이 플라스틱 물질을 이용해 높은 전하이동도와 안정성을 가진 n-형 유기 화합물 반도체를 개발하는데 성공했다.
□김윤희 경상대 교수는 "이번 높은 n-형 전하이동도를 가지는 플라스틱 개발로 인해 p-형 플라스틱 반도체와 더불어 향후 디스플레이는 물론 태양전지, 센서, 라디오파 인식장치(RFID), 생물인식기기 등 다양한 분야에서 실용화에 더욱 박차를 가할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 온라인판 인사이드(Inside) 표지로 지난달 23일에 실렸다.
[김미연 기자]