'약한 빛에도 뛰어난 감응력' 유기단결정 트랜지스터 개발

'약한 빛에도 뛰어난 감응력' 유기단결정 트랜지스터 개발
고려대 기초과학연구소, 차세대 부품소재 분야 등서 러브콜 예상

국내 연구진이 매우 약한 빛에도 민감하게 감응하고 낮은 전력 소모와 우수한 반도체 특성을 가진 '유기 단결정 트랜지스터'를 개발했다.

▲왼쪽부터 최동훈 교수, 이석중 교수, 이광렬 교수. ⓒ2011 HelloDD.com

이번 연구 결과에는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)의 이공분야 중점 사업지원 노력과 고려대 기초과학연구소 최동훈 교수, 이석중 교수, 이광렬 교수의 땀이 베어있다.

그동안 유기물질을 기반으로 하는 트랜지스터는 실리콘 기반의 트랜지스터와 달리 크기가 작고 가벼우며 제작 방법이 간편해 미래 디스플레이와 같은 다양한 분야에 적용될 차세대 트랜지스터로 주목받았으나 빛에 대한 감응도가 낮은 단점이 있었다.

최동훈 교수 연구팀은 기존의 광반응 유기 트랜지스터 소재로 연구돼온 선형구조의 물질과 달리 빛에 민감하게 반응하면서도 반도체 특성이 우수한 네 개의 팔을 가진 별모양의 유기나노물질(Anthracene Derivatives)을 합성함으로써 기존의 단점을 극복했다.

이 물질은 빛에 대한 감응도가 기존의 단결정 실리콘 박막 트랜지스터보다 높고 트랜지스터 작동에 빛과 전기를 동시에 사용함으로써 전력 소모를 줄이고 메모리 성능을 증가시킨다.

최동훈 교수는 "유기 단결정 트랜지스터가 기존 무기물 실리콘 기반의 광반응 트랜지스터보다 광 민감도에서 30배 이상 증가했고, 암전류의 십만 배 이상의 광전류가 발생하는 현상을 발견했다"며 "이로써 신(新)유기반도체 물질을 이용해 차세대 디스플레이 부품 소재로서의 활용과 광트랜지스터를 요구하는 센서와 메모리 등 다양한 응용 범위에 적용할 수 있게 됐다"고 밝혔다.

그는 또 "향후 이 연구가 유기반도체를 이용한 차세대 전자 및 광전자소자 응용분야의 발전에 혁신적인 기여를 할 것으로 기대한다"고 연구 의의를 덧붙였다.

연구결과는 재료과학기술 분야의 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials' 온라인 속보(5월 19일자)에 'Highly Photosensitive J-aggregated Single-Crystalline Organic Transistors'이라는 제목으로 게재됐다. 
 

▲'유기 단결정 트랜지스터'의 외관과 구조. ⓒ2011 HelloDD.com

◆유기 단결정 트랜지스터

기존의 실리콘 계 옥사이드 트랜지스터와는 다르게 유기화합물로 이루어진 트랜지스터로서 전지가 흐르는 부분이 유기화합물로 구성됐다. 다양성과 제조 공정의 단가가 낮아 각광을 받고 있으며 유기화합물의 종류에 따라 광감응 트랜지스터로 활용이 가능하다. 필름형태, 나노구조체, 다결정성 고체로 연구되는데 유기화합물의 순수 단결정화가 상대적으로 어려운 측면이 있다. 분자간이 공간적 배열이 규칙적이고 정확한 결정성 공액형 유기화합물들은 고체 상태에서 전하 전달이 극대화된다.

<대덕넷 김동영 기자> truely@HelloDD.com     

2011년 06월 12일