이태우 포스텍 교수팀, 초고속 금속 나노선 전극 인쇄 기술 개발

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국내 연구진이 초소형 및 고집적 소자의 전극을 빠르게 정렬해 인쇄할 수 있는 기술을 개발했다.

이태우 포스텍 신소재공학부 교수와 이영준 박사과정 연구팀은 금속 나노선 전극을 빠르게 대면적의 소자에 인쇄하는 기술을 개발했다.

이태우 교수
<이태우 교수>

이번 연구성과는 최근 재료분야 권위지 ‘어드밴스트 머터리얼스(Advanced Materials)’지를 통해 소개됐다. 해당 저널의 속표지 논문과 일반인에게도 초록이 공개되는 최우선 논문으로도 선정됐다.

소자의 나노크기 전극을 제작하는 대표적인 방법은 포토리소그라피(photolithography)와 전자빔리소그라피(electron beamlithography) 등의 방법이 있다. 하지만 이들 기술은 공정이 복잡하고 공정단가가 높다는 단점이 있다. 또 기존 금속 전극 및 배선을 인쇄하는 공정 역시 눈에 보이지 않는 수준의 1㎛ 이하 금속선을 구현하기에는 기술적인 한계가 있다.

연구팀은 독자적인 기술인 전기장을 이용, 나노선을 기판 위에 직접 정렬시키는 ‘E-나노선 인쇄(E-nanowire printing)’기술을 활용, 구리 나노선 전극을 대면적으로 정렬해 균일하게 인쇄하는데 성공했다. 나노선 전극은 물론 눈에 보이지 않는 수백나노미터의 선폭을 가졌으면서도 일반 금속과 비슷한 전기적 특성을 가진다.

연구팀은 이와 함께 유기트랜지스터의 전극으로 이용해 소자를 만드는데도 성공해 향후 전자소자 전극으로의 적용 가능성을 입증했다. 이 기술은 비용도 크게 낮춰 기존의 방법을 대체할 수 있는 새로운 기술이라는 평가를 받고 있다.

이번 연구는 디스플레이, 메모리, 태양전지는 물론 터치스크린패널 등 다양한 투명 전자소자와 고집적 회로에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 특히 다양한 광전자소자와 인쇄 나노전자 분야에서 세계적인 경쟁력을 확보하고 있는 국내의 다른 기술과 결합되면 소프트 일렉트로닉스 분야 발전에도 크게 기여할 것으로 보인다.

이태우 교수는 “기존 나노 전극 제조방식에 비해 시간과 비용을 현저히 줄였을 뿐 아니라 공법도 간결화해 향후 금속 나노전극을 이용한 고집적 전자소자의 상용화를 앞당길 것”이라며 “특히 2020년 50조원 규모로 성장할 것으로 예측되고 있는 웨어러블 컴퓨터, 섬유 전자소자, 플렉시블 디스플레이 구현을 위한 원천기술로도 사용될 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구성과는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프런티어사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스연구단’의 지원으로 수행됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com