[과학을 읽다]불소 이용 플라스틱 반도체 개발

플렉서블 전자소자 상용화에 기대감 높여

▲국내 연구팀이 불소를 이용해 플라스틱 반도체를 개발했다.

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 불소를 이용해 전자이동도와 안정성을 크게 높인 'n형 플라스틱 반도체'를 개발했습니다. 플렉서블 전자소자의 상용화에 대한 기대감을 높이고 있습니다.

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김도연) 화학공학과 조길원 교수·강보석 박사, 경상대학교 화학과 김윤희 교수·김란 박사로 이루어진 공동연구팀이 불소를 이용해 전자이동도와 안정성을 크게 높인 'n형 플라스틱 반도체' 개발에 성공했습니다.

전자소재로 쓰이는 플라스틱 반도체는 많은 양의 전류를 빠르게 흘려보낼 수 있는 높은 전하이동도는 물론 반도체 공정과정의 화학약품과 고열처리, 전자소재로서의 발열 환경을 견딜 수 있는 안정성이 필수적입니다. 연구팀은 기존에 개발된 고분자의 곁가지에 불소 원자를 도입해 새로운 플라스틱 반도체 물질을 만들어냈습니다.

연구팀은 유기불소화합물들이 화학 약품과 열에 대한 안정성이 높고 전자의 흐름이 원활한 결정구조를 띈다는 점에 착안했습니다. 불소가 도입된 고분자의 곁가지가 불소 간의 인력으로 인해 스스로 결정을 이루며 고분자의 주사슬이 강하게 정렬돼 전자이동도가 크게 높아졌습니다.

연구팀이 불소화를 통해 개발한 신규 고분자는 기존 재료에 비해 열·환경 안정성과 전하이동도가 월등히 뛰어난 것으로 밝혀졌습니다. 전자이동도는 지금까지 개발된 n형 플라스틱 반도체 중 세계에서 가장 높은 수준입니다.

조길원 POSTECH 교수는 "새로 개발된 n형 플라스틱 반도체는 높은 전자이동도를 나타내 앞으로 플렉서블 디스플레이뿐 아니라 유기 태양전지나 스마트 생·화학센서 등 유기반도체가 사용되는 다양한 분야에서 상당한 파급효과를 미칠 것으로 기대된다"고 설명했습니다.

연구 결과는 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS) 최신호의 표지논문으로 실렸습니다.