"친환경 플라스틱 반도체 나온다"

국내 연구진, 비할로겐 용매를 활용해 플라스틱 반도체 개발

[아시아경제 윤나영 기자] 국내 연구진이 환경친화적 공정을 통해 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 반도체 재료를 개발했다.

김윤희 경상대 화학과 교수와 정대성 중앙대 화학과 교수 연구팀이 미래창조과학부가 추진하는 중견연구자지원사업(핵심공동)과 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행한 이번 연구결과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials) 7월 8일자 온라인판에 게재됐다. 연구팀은 관련 원료물질 등에 대해 3건의 국내특허를 출원한 상태다.

현재 유연성이 떨어지는 실리콘 등 무기물 반도체와 달리 플라스틱 같은 유기물 재료는 접거나 늘일 수 있어 발광다이오드, 박막트랜지스터, 태양전지 등의 활용범위를 넓힐 수 있는 소재로 주목받고 있다.

그러나 유기물 박막트랜지스터는 환경적 규제를 받는 할로겐 용매를 사용해 연구하는 것이 대부분이고, 비(非) 할로겐 용매를 사용하는 경우에는 아몰레드(AMOLED)와 같은 차세대 디스플레이에 적용하기에는 전하이동도가 5 이하로 낮게 나타났다

이에 따라 연구팀은 할로겐 용매 대신 상업적 공정에 허용되는 유기용매인 테트랄린을 이용해 전하이동도 5 이상인 플라스틱 반도체 재료를 설계해 박막 트랜지스터를 만드는 데 성공했다 테트랄린은 극성이 낮아 고분자를 녹일 수 있고 용해성은 나쁘지만 끓는점이 높아 실제 소자제조 공정에 이용이 허가되어 있는 물질로, 인쇄공정 등에 많이 쓰인다.

주사슬과 곁사슬 사이에 선형의 지방족 사슬을 넣는 한편 주사슬을 구성하는 단위체 일부를 다양화해 임의로 배치, 불규칙성을 제공해 테트랄린에도 잘 녹도록 하고 전하이동도도 높인 것이다.

친환경적인 생산공정을 통해 일정 수준의 전하이동도를 달성할 수 있음을 보여준 이번 연구결과는 향후 박막 트랜지스터 제작 등 실제 공정에의 응용 가능성을 높였다.

김교수는 "국내는 물론 세계 각국의 우수 연구팀으로부터 기초 물질 합성과 소자 제작을 위한 재료 제공에 대한 문의가 많다"며 특히 "기업들로부터 상용화 모듈 제작 연구를 위한 재료 제공을 제의받고 있다"고 밝혔다.

윤나영 기자 dailybest@asiae.co.kr