전하 이동도 향상된 유기박막 트랜지스터 개발

국내 연구진이 전하이동도를 높인 고성능 유기 박막 트랜지스터 개발에 성공했다.
포스텍 화학공학과 조길원·오준학 교수 공동 연구팀은 기존보다 전하이동도를 4배 향상시킨 나노 다공성 구조의 고성능 유기 박막 트랜지스터를 개발했다고 1일 밝혔다.
유기 반도체는 박막 트랜지스터 제작에 활용될 때 구부리거나 구기는 트랜지스터 특성이 그대로 유지하기 때문에 유연한 전자기기의 핵심적인 소재로 많은 관심을 받아왔다. 하지만 기존의 유기 반도체는 전하의 이동도가 낮아 이를 활용한 전자 소자의 동작 속도나 전류 공급에는 한계가 있었다.
이에 연구진은 기존 유기 반도체 소재로 널리 사용돼 온 물질인 펜타센을 새로 고안한 유기박막 이종접합(서로 다른 유기물 간의 접합)에 적용해 기존의 전하 이동도보다 약 4배 향상된 결과를 얻어냈다. 이 정도의 전하 이동도는 고성능 유기발광 다이오드(OLED)를 구동시킬 수 있는 수준이다.

또한 연구진은 유기반도체 층에 수백 nm(nm=10억 분의 1m) 크기의 구멍이 뚫려있는 다공성 박막구조를 만든 후 이를 활용해 극소량의 물질도 빠르게 검출할 수 있는 고성능 화학센서 개발에도 성공했다.
이는 웨어러블 전자기기 구현의 핵심인 유기반도체로 구성된 전자소자의 성능을 크게 향상시킬 뿐 아니라 나노 다공성 구조를 지닌 유기반도체 박막 제조가 가능해 플렉서블(flexible) 디스플레이.전자 피부.고성능 센서 등 차세대 유연 전자소자 제작에 크게 활용될 것으로 기대된다.
조길원 교수는 "이 기술은 기존에 널리 사용돼 온 유기반도체 소재에 적용 가능하다"며 "유기반도체 박막층 구조 변화와 유기 트랜지스터 성능 향상을 함께 구현 할 수 있는 새로운 유연 전자기기 제조 방법을 제시한 것"이라고 연구 의의를 밝혔다.
이번 연구결과는 국제학술지인 '네이처 커뮤니케이션스' 8월 26일자에 실렸다.
[김미연 기자]