▲ KAIST가 개발한 절연막 소재

KAIST(한국과학기술원) 생명화학공학과 임성갑 교수 연구팀은 유기 전자 소자를 낮은 전력에서도 작동시킬 수 있는 절연막 소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

4차 산업혁명의 핵심기술인 사물인터넷(IoT·인터넷을 기반으로 생활 속 사람과 사물, 사물과 사물 간 정보를 유무선 네트워크로 연결하는 서비스) 시대를 맞아 웨어러블 기기 구현을 위한 가볍고 유연한 유기 전자 소자가 주목받고 있다.

유기 소자의 상용화를 위해서는 저전력 구동이 가능해야 하는데, 이를 위해서는 절연 특성이 높고 문턱 전압(전류가 흐르기 위한 최소한의 전압)이 낮은 소재 개발이 필수적이다.

기존 유기 소자에서는 문턱 전압을 낮추기 위해 절연막과 반도체 표면에 극성을 띠는 층을 삽입해 왔는데, 전하 이동도가 함께 감소해 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 '개시제를 이용한 화학기상증착법'(iCVD·기체 상태의 반응물을 이용해 화학물질이 기판 위에 박막을 형성하도록 하는 방법)을 이용해 균일도가 높고 불순물은 적은 절연막 소재를 개발했다.

기체상에서 공정이 이뤄지기 때문에 기존 액상 공정에서 불가능했던 다양한 방식의 합성이 가능하다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 공정을 이용해 극성이 서로 다른 두 가지 단량체(저분자화합물)를 합성해 고분자 절연막을 만든 뒤 표면에 3 나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 두께의 무극성 고분자를 씌우는 방법으로 문턱 전압만 독립적으로 조절할 수 있는 절연막 시스템을 개발했다.

3V 이하의 낮은 전력에서도 높은 전하 이동도를 유지하면서도 문턱 전압만 선택적으로 조절하는 것이 가능하다.

박관용 박사과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'(Advanced Functional Materials) 지난달 26일 자에 실렸다.

윤승훈 기자  yoon3@a-news.co.kr

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