동국대학교는 융합에너지신소재공학과 노용영 교수팀·울산과학기술대학교(유니스트) 양창덕 교수팀이 p-형 유기고분자 반도체 소재를 개발해 용액공정으로 14.4 cm2/V·s의 전하이동도를 달성했다고 13일 밝혔다.

노용영-양창덕 공동연구팀은 이번에 '티오펜 인디고' 계열의 새로운 유기반도체 고분자를 개발하고 고유전율 절연체를 도입하는 등 소자구조의 최적화를 통해 고성능을 달성했다. 이같은 결과는 화학분야의 세계 최고 권위지인 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 이달 2일자로 게재됐다.

연구팀은 이번 연구를 통해 기존 유기고분자 반도체의 전하이동도를 10cm2/V·s 이상 향상시켜 기존 재료에 비해 100배 이상 성능 향상을 이뤘다.

이를 통해 산업계에서 플렉서블 디스플레이나 웨어러블 전자소자의 상용화가 크게 앞당겨질 것으로 기대된다고 학교 측은 전했다. 그동안 플렉서블 전자소자를 성공적으로 제품화하기 위해서는 고성능의 유연 반도체 재료의 개발이 필수적이었다.

그러나 반도체의 중요한 재료 중 하나인 유기반도체의 낮은 전하이동도로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있었다.

이번 연구 결과는 기존 재료와 달리 '나프탈렌'을 '스페이서'로 포함하는 '티오펜 인디고' 계열의 물질을 반도체로 개발하고 이 소자를 최적화함으로써 가능했다.

동국대 관계자는 "이번에 개발한 유기반도체 소재 및 소자 기술을 활용하면 기존의 유연 유기전자 회로 성능을 최고 100배 정도 향상시킬 수 있다"며 "향후 유연 전자소자의 가격경쟁력 확보에도 크게 기여 할 것으로 기대된다"고 밝혔다.

연구팀 관계자 연시 "이번 연구는 그동안 전하이동도가 낮아 다양한 응용분야에 적용이 어려웠던 유기반도체 소재의 난제를 해결했다"며 "향후 폭넓은 유연 전자소자의 상용화에 기여할 것으로 보인다"고 전했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부의 '글로벌프론티어 나노기반소프트일렉트로닉스 연구단'과 '일반연구자지원사업'의 지원으로 이뤄졌다.


jung9079@news1.kr