2차원 물질로 신개념 트랜지스터 제작 성공

국내 연구진이 가늘고 잘 휘어지는 2차원 물질을 활용해 전자소재를 만들 수 있는 제조공정을 개발했다.
경희대 전자전파공학과 김선국 교수와 같은 학과 홍영기 연구교수 공동 연구진은 2차원 물질인 ‘이황화몰리브덴을 활용해 휘어지는 전자소재 제작 공정을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구결과는 재료분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 최신호 표지논문으로 게재됐다.
최근 스마트폰이나 디스플레이 등 여러 IT기기는 잘 휘어지면서도 성능에 변화가 없는 ‘웨어러블 기기에 초점을 맞춰 개발되고 있다. 웨어러블 기기에는 고성능 유연전자소자가 필수적이다. 하지만 기존의 딱딱한 실리콘 기반의 전자소재는 이같은 성능을 만족시키기 어려웠다.
최근 학계에서는 ‘그래핀처럼 2차원 물질이 웨어러블 기기의 후보물질로 떠오르고 있다. 2004년 그래핀이 처음 발견된 이후 포스트 실리콘 후보물질로 급부상했지만 전류의 흐름을 마음대로 조절할 수 있는 ‘점멸비가 나쁘기 때문에 반도체 활용이 어려웠다. 이후 흑린, 몰리브덴 계열, 실리센 등과 같은 2차원 물질이 추가로 발견되면서 포스트 실리콘 경쟁이 본격화했다. 이황화몰리브덴은 전자이동도는 물론 점멸비도 우수해 가장 강력한 2차원 물질로 급부상하고 있다.

연구진은 이황화몰리브덴을 사용한 유연한 박막 트랜지스터 개발에 성공했다. 그물망 구조로 된 은 나노선을 전극으로 활용해 유연전자소재를 구현한 것이다. 김선국 교수는 전자 이동도가 140㎠/V·sec를 기록해 기존에 보고됐던 이황화몰리브덴 계열의 박막 트랜지스터보다 월등한 성능을 보였다”며 고성능 유연 전자소자 구현을 위한 새로운 소재 및 공정 기술 확보로 잘 휘어지는 웨어러블 기기의 핵심 원천기술을 확보했다”고 말했다.
본 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 선도연구센터지원사업과 바이오의료기술개발사업을 통해 수행하였다.
[원호섭 기자]