포스텍 연구팀이 화학 도핑이 아니라 절연체 물질의 특성을 이용한 전기 도핑으로 유기 트랜지스터 성능을 높이는 방법을 찾아냈다.
포스텍은 노용영 화학공학과 교수, 신은솔 박사팀이 유기 트랜지스터에 화학 물질 대신, 절연층 물질 자체 특성을 이용한 자발적 고분자 도핑 방법을 활용해 간단하게 성능을 향상시키는 기술을 개발, 화학 분야 최고 권위지인 'ACS 응용 재료 및 계면(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 표지논문으로 게재했다고 11일 밝혔다.
앞으로 디스플레이 시장은 접히거나 휘어지는 등의 디자인과 색감을 얼마나 잘 구현해 내느냐가 중요하다. 이 기술의 가장 기본이 되는 것이 잘 구부러지는 특성이 있는 유기 트랜지스터다. 하지만 전기 이동도를 높여 성능을 향상시키는 것이 숙제다.
유기 트랜지스터를 고성능으로 만들기 위해 연구팀은 트랜지스터 안의 절연체를 사용했다. 절연체는 전기가 통하지 않는 물질로 유기 트랜지스터는 유기물 반도체 위에 절연체 층을 쌓는다.
이 절연체 층에는 불소기가 들어있는데, 불소기가 들어있는 절연체는 쌍극자(Dipole)를 띠게 된다. 불소에는 전자가 많고 유기물층 탄소에는 상대적으로 전자가 없기 때문에 유기물과 절연체 사이에 쌍극자가 형성되는데 여기에 자발적인 고분자 도핑을 일으킨다.
이 도핑을 통해 '양극성 전하 이동'을 '단극성 P형'으로 변화시키게 되는데 이런 에너지 레벨 조정으로 전하를 잘 통하게 만들어 결국 유기 트랜지스터의 성능이 높아지게 된다.
이 방법은 불소 함유 유전체를 이용한 유기 고분자 트랜지스터 도핑 효과에 대한 세계 최초 연구로 평가받고 있다. 추가 공정 없이 폴더블 디스플레이 성능을 높일 수 있다.
노용영 교수는 “추가 공정 없이 폴더블 디스플레이에 바로 활용할 수 있어 산업체에서 비용을 절감하면서 효율을 높일 수 있는 최적의 방안이 될 것”이라고 말했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
