물 이용한 반도체 제조기술 개발

정대성 교수 등 공동연구 … 친환경 기술 접목에 기대

독성을 지닌 유기용매 대신 물을 이용해 반도체를 제조할 수 있는 친환경 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 중앙대 정대성 교수와 경상대 김윤희 교수 등은 새로운 구조로 개발한 비이온성 계면활성제를 사용해 유기반도체를 물에 분산시키고, 물로부터 고성능 유기반도체 박막을 제조하는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구결과는 특허로 출원됐으며, 재료분야 세계적 권위지인 '어드밴스드 머트리얼스' 온라인판 8월19일자 VIP 논문으로 선정됐고, 표지논문으로 게재됐다.

유기 반도체는 현재 주로 쓰이는 실리콘 반도체보다 가볍고 유연하며, 제작 비용도 적어 유기발광 다이오드 등 차세대 디스플레이 기기 등에 활용되고 있다.

그러나 유기반도체로 다이오드와 같은 장치를 구현하기 위해 고체 형태로 제조된 유기반도체를 녹여 필름(박막)으로 성형하는 과정에서 유기용매를 활용해야 하는데, 이 용매는 근본적으로 내부 부시겅과 인체 유해성이 있어 환경규제와 비용을 고려할 때 이를 대체할 친환경 용매가 필요하다.

연구진은 에틸린글리콜을 친수성(물을 좋아하는 성질) 영역으로 하고, 탄소사슬을 소수성(물을 싫어하는 성질) 영역으로 하는 비이온성 계면활성제를 개발, 이를 활용해 유기반도체 박막을 제작하자 박막 형성 후 활성제가 손쉽게 떨어져 나가 전하의 흐름을 유지시키는 것을 확인했다. 유기반도체 박막을 구동한 결과 기존의 유기용매로 만들어진 유기반도체뿐만 아니라 실리콘 등의 무기반도체와 비교했을 때 유사한 수준인 높은 전하이동도(2.5㎠/Vs)를 보였다고 연구진은 설명했다.

정대성 교수는 “이번 연구 성과는 세계 최초로 물을 활용한 고성능 반도체 제조 기술을 개발한 것”이라며 “우리나라의 핵심 개발기술인 디스플레이와 각종 이미지 센서 등의 제조에 친환경 기술로 접목될 수 있어 산업계로부터 크게 각광받을 것으로 기대한다”고 했다.

최두선 기자 cds0817@