DGIST, 고분자 반도체 표면제어하는 수성 반도체 잉크 개발

DGIST 연구팀이 비누를 구성하는 성분인 계면활성제를 이용한 친환경 수성 반도체 잉크 제조 기술을 개발했다. 유기 반도체를 제작할 때 발생하는 환경오염 문제를 줄일 수 있는 기술로 평가받는다.

DGIST(총장 손상혁)는 정대성 에너지공학 전공 교수 연구팀이 고분자 반도체 제조 과정에서 독성이 있는 유기 용매를 사용하는 대신 친환경 계면활성제를 이용한 반도체 표면 제어 기술과 수성 반도체 잉크를 개발했다고 19일 밝혔다.

반도체의 전기 특성을 보이는 탄소 화합물인 고분자 반도체는 유연성이 좋고 무게가 가볍다. 특히 저비용으로 넓은 면적을 제조할 수 있어 웨어러블 스마트 기기 등 주로 차세대 재료로 쓰인다. 문제는 공정 과정에서 독성이 있는 유기 용매를 사용해야 하기 때문에 환경오염을 일으킨다는 점이다.

정대성 DGIST 교수
정대성 DGIST 교수

연구팀은 고분자 반도체 소자를 물을 이용해 제조할 수 있는 수 분산 고분자 반도체 콜로이드(물에 고르게 분산돼 있는 형태) 기술에 주목했다. 또 계면활성제가 고분자 반도체 콜로이드화 현상에 큰 영향을 미친다는 점에 착안했다.

연구팀은 반도체 박막 형성 과정에서 표면 세정 역할을 한 뒤 박막 내부에 잔류하지 않고 깨끗하게 제거되는 암모늄을 포함한 양이온 계면활성제(수성 반도체 잉크)를 개발했다. 이 계면활성제는 반도체 박막의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 환경 친화형이다.

이번 연구는 간단한 화학성 개질을 통해 다양한 반도체 소재를 물에 분산시킬 수 있는 원천 기술로 평가받고 있다. 후속 연구를 통해 트랜지스터부터 태양전지, 복합회로, 이미지 센서 등 다양한 광전자 소자 제작에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

정대성 교수는 “웨어러블 전자 소자의 핵심 소재로 각광받고 있는 유기 반도체의 제작 시 발생하는 환경오염을 해결하고, 다양한 전자 소자에 널리 응용할 수 있는 친환경 반도체 콜로이드 기술이다”고 말했다.

한편 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 최근 에너지 분야 국제학술지 '에너지 및 환경과학' 표지 논문으로 실렸다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com