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자유자재로 휘면서도 투명한 차세대 디스플레이와 광메모리 구현을 위해 매우 우수한 반도체 특성을 나타내는 새로운 판상공액분자가 순수 국내 연구진에 의해 개발됨에 따라, 향후 투명전자와 광전소자 개발에 새로운 가능성이 열렸다.
유기물질을 기반으로 하는 트랜지스터는 기존의 실리콘으로 만든 트랜지스터에 비해 크기가 작고 가벼우며 제작방법도 간단해, 차세대 △유연한 디스플레이(flexible display) △투명 디스플레이(transparent display) △접는 디스플레이(foldable display)와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있는 차세대 트랜지스터 소재로 주목받고 있다.
그러나 무기 반도체에 비해 성능 및 광 민감도가 떨어지는 단점이 지적됐다.
고려대 최동훈 교수 연구팀은 지금까지 전기‧전자 소재로 많이 연구되지 못했던 포피린 환상유도체를 합성해, 기존의 유기 트랜지스터 소재로 연구된 선형구조의 화합물과 달리 매우 우수한 반도체 특성을 나타내면서도 빛에 민감하게 반응하는 나노구조체를 제작하는데 성공했다.
이 나노구조체를 이용해 구동하는데 전력 소모도 감소시킨 고성능단결정 트랜지스터를 개발했고, 특히 빛을 쪼이면 매우 높은 광전류가 발생하는 원리를 이용해 기존의 단결정 실리콘 계열보다 월등한 특성을 지닌 광메모리 소자를 구현했다. 이는 종전에 단순 전자 소자만으로 인식되던 유기반도체 물질을 전자 및 광전자 소자응용까지 구현한 획기적인 연구결과다.
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| ▲ 최동훈 교수(왼쪽)와 연구원이 주사전자 현미경을 이용한 유기반도체 나노구조체 및 단결정 성장 관찰하고 있다. |
최동훈 교수는 "이번에 개발한 유기 단결정 트랜지스터에서는 기존의 무정형 실리콘 트랜지스터보다 전하이동도가 5-6배 이상 향상된 성능을 보였고, 무기물 실리콘 기반의 광감응 트랜지스터보다 광 민감도가 70배 이상 증가했다. 또한 암전류의 400만 배 이상의 광전류가 증폭되어 발생하는 현상을 나타냈다"고 설명하면서 "향후 이 연구가 유기반도체를 이용한 차세대 전자 및 광전자소자 응용분야의 발전에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 연구 의의를 밝혔다.
고려대 최동훈 교수, 이석중 교수 및 이광렬 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 대학중점연구소지원사업의 지원으로 수행됐고, 재료과학분야의 권위 있는 학술지인 ‘Advanced Materials’지(IF=13.88) 최신호(10월 3일자)에 게재됐다. (논문명 : Unusually High-Performing Organic Field-Effect Transistors Based on π-Extended Semiconducting Porphyrins) | 
저작권자 2012.10.17 ⓒ ScienceTimes