국내 연구진, 실리콘 전사 신기술 개발

[아시아경제 김수진 기자]국내 연구진이 초박막 단결정 실리콘을 플라스틱 기판에 전사 인쇄하는 데 성공해 향후 플렉시블 태양전지와 광학센서 개발 가능성을 열었다.

교육과학기술부는 20일 광주과학기술원(GIST) 고흥조 교수 연구팀이 SOI 웨이퍼(절연막 위에 실리콘 단결정층이 있는 구조의 웨이퍼)를 이용. 초박막 단결정 실리콘을 플라스틱 기판에 100% 전사 인쇄하는데 성공했다고 밝혔다.

단결정 실리콘은 딱딱하고 부러지기 쉬운 결점이 있지만 초박막 구조를 이용하면 쉽게 구부릴 수 있다. 이것을 플라스틱처럼 유연한 기판에 전사 인쇄하면 자유자재로 구부렸다 펼 수 있는(flexible) 전기전자 소자로 활용할 수 있게 되는 것.

특히 연구팀은 전사 효율과 정렬도를 높이는 전사인쇄기술을 개발했다. SOI웨이퍼를 이용하면 전사 인쇄할 수 있는 초박막 단결정 실리콘을 쉽게 제조할 수 있지만 낮은 정렬도와 전사 효율이 문제로 꼽혔다. 반면 연구팀은 초박막 단결정 실리콘 구조 밑에 고분자 지지대를 넣은 후 공정 과정에서 실리콘 패턴을 잡아주면서 인쇄할 때 실리콘 구조가 웨이퍼에서 잘 떨어질 수 있도록 했다. 이를 통해 정렬도와 전사 효율 모두 상용화 수준으로 향상됐다는 설명이다.

특히 이 기술은 차세대 디스플레이 친환경 프린팅 기술인 ‘롤투롤 공정'(두루마리처럼 말린 얇은 기판에 연속적으로 인쇄하는 기법)에도 적용할 수 있어 면적이 큰 전기전자 소자 개발에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

고 교수는 "이번 연구 성과는 SOI 웨이퍼뿐만 아니라 다른 웨이퍼에도 적용할 수 있어 향후 플렉시블 태양전지와 광학센서로 개발할 수 있어 그 의미가 크다”고 연구의의를 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 나노과학분야 권위지인 ‘스몰(Small)’지 18일자 표지논문으로 게재됐다.

김수진 기자 sjkim@