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'가격↓ 성능↑' 수직으로 쌓는 고성능 유기트랜지스터 개발

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  • 2020.06.23 12:06
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한국표준과학연구원 "차세대 스마트기기 개발 앞당길 것"

소재융합측정연구소 임경근 선임연구원이 수직으로 쌓은 고성능 유기트랜지스터를 선보이고 있다.(한국표준과학연구원 제공)© 뉴스1
소재융합측정연구소 임경근 선임연구원이 수직으로 쌓은 고성능 유기트랜지스터를 선보이고 있다.(한국표준과학연구원 제공)© 뉴스1
(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS·원장 박현민)은 플렉서블 스마트기기의 핵심소자인 유기트랜지스터를 수직으로 쌓는 방법을 개발했다고 23일 밝혔다.

표준연 소재융합측정연구소 임경근 선임연구원, 독일 드레스덴 공대, 홍콩 중문대 공동연구팀은 복잡한 공정 없이 간단한 전기화학적 공정만으로 유기트랜지스터를 수직으로 쌓았다.

이를 통해 기존 수평방식의 유기트랜지스터보다 구동속도 증가, 전류 증가, 전압 감소 등 모든 부분에서 개선을 이뤄 정보처리 성능이 크게 향상되는 점을 확인했다.

연구팀은 산업현장에 사용되는 대표적 전기화학적 공정인 아노다이징(anodizing)을 전계효과 트랜지스터 (FET)에 응용했다. 기존의 깎아내고 붙이는 방식이 아니라 화학반응을 통해 미세구조체를 아래에서부터 쌓는 방식을 개발했다.

아노다이징은 수용액에 알루미늄 전극패턴이 포함된 소자를 담그고 전압을 인가해 전극표면에 일정한 형상의 산화알루미늄 산화막을 생성하는 공정이다.

이 방식을 사용하면 전기화학적 처리만으로 나노미터(nm) 간격으로 미세하게 배열된 반도체소자의 전극을 손쉽게 제작하고, 전자의 흐름을 효과적으로 제어해 수직구조 트랜지스터 성능을 향상할 수 있다.

연구결과, 기존 수평 방식의 유기트랜지스터보다 최대 구동속도 100배 증가, 구동 시 흐를 수 있는 최대전류는 1만배 증가했고, 구동에 필요한 전압은 1/3배 감소했다.

p형반도체, n형반도체, 저분자와 고분자 등 유기반도체의 종류에 상관없이 균일한 결과를 얻었다.

임경근 선임연구원은 “이 기술은 궁극적으로 형태가 자유롭게 변하는 디스플레이, 센서, 반도체소자와 같은 차세대 스마트기기의 개발 시기를 앞당길 것”이라고 말했다.

한국연구재단 신진연구자지원사업의 지원을 받은 이번 연구결과는 재료분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 실렸다.

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