간단한 열처리로 전자 회로 제조 공정 간소화

아주경제 권석림 기자= 유기물질로 만든 박막 트랜지스터의 고질적 문제인 전자(electron)와 정공(hole) 이동도의 불균형을 열처리로 간단히 해결할 수 있게 됐다.

교육과학기술부는 오준학·양창덕 울산과학기술대학교(UNIST) 교수가 추가공정을 거치지 않고 간단한 열처리만으로 양극성 반도체에서 주된 전하 운반체의 극성을 조절할 수 있는 고분자 재료를 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 열처리로 고분자 재료의 작용기를 제거한 뒤 고분자 사슬간의 수소결합을 유도해 분자간 상호작용을 증가시키고 사슬간 거리를 좁혀 전자와 정공의 이동 특성을 높였다.

그 결과 양극성 고분자 반도체에서 주된 전하 운반체의 극성을 조절하고, 전하 이동도 불균형을 해소했다.

유기박막 트랜지스터는 기존의 실리콘으로 만든 무기박막 트랜지스터와 달리, 충격에 강하고 종이처럼 얇아 자유자재로 구부릴 수 있으면서 제작공정이 간단하고 비용이 저렴하다.

유기박막 트랜지스터의 특성을 좌우하는 유기반도체 재료는 크게 단극성 반도체와 양극성 반도체로 나뉜다.

단극성 반도체는 전자와 정공의 2개 운반체 중 하나를 통해서만 전류가 흐르는 것으로 n형 반도체는 전자를, p형 반도체는 정공을 전하 운반체로 사용한다.

양극성 반도체는 전자와 정공을 모두 구동전하로 활용, 하나의 패턴 공정으로 전자회로를 제조할 수 있어 단극성 반도체에 비해 간편하지만 전자와 정공의 이동도가 불균형해 반도체와 전극층을 만들기 위해 추가공정이 필요했다.

오준학 울산과기대 교수는 “현재 고성능 양극성 고분자를 개발 중이며 앞으로 더 저렴하면서도 가볍고 유연한 전자기기 제조를 앞당길 것”이라고 말했다.