[테크월드=배유미 기자] 울산과학기술원(이하 UNIST) 자연과학부 김봉수 교수팀이 연세대 조정호 교수팀, 서강대 강문성 교수팀과 공동으로 용액공정만 이용한 ‘전용액공정(All-solution process)’ 방식을 이용한 트랜지스터 논리회로 제작에 성공했다고 27일 밝혔다. 기존 용액 공정에서 발생하던 재료 손상을 새로운 가교제를 개발해 막은 것이 핵심이다.
용액공정은 전자소자를 구성하는 재료를 용매에 분산한 뒤, 잉크젯 프린터로 찍어 내듯 전자소자를 만드는 방식이다. 가격이 저렴하지만, 적층과정에서 재료가 손상될 수 있다는 것이 단점이다. 또한, 용매를 제거하기 위한 고열 때문에 재료가 변성될 수도 있어 용액공정만을 사용해 완전한 소자를 제적하는 것은 어려웠다.
이를 해결하기 위해 공동연구팀은 가교제를 개발해 기존의 문제점을 해결했다. 해당 물질은 전자소자의 재료를 단단히 이어줘 적층 공정에서 발생하는 열이나 기계적 손상에도 버티도록 돕는다.
공동연구팀은 해당 가교제를 이용해 전용액공정으로 트랜지스터를 만들고, 논리회로도 제작해 성능을 측정했다. 그 결과, 전자재료의 고유한 전기적 특성이 잘 유지됐고, 논리회로도 정상적으로 작동됐다.
김봉수 교수는 “가교제는 일종의 부도체이기 때문에 많은 양이 첨가되면 전자소자의 성능이 저하되는데, 이번에 개발한 가교제는 분자 하나당 결합 가능한 입자가 네 개나 돼 소량만 첨가해도 원하는 성능을 얻을 수 있다”고 말했다.
이어 그는 “새로 개발한 가교제는 전자재료의 특성을 유지하면서 전용액공정을 가능하게 했다”며 “무엇보다 전용액공정으로 전자소자를 제작할 돌파구를 열었다는 점이 주목할 만하다”고 강조했다.
한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 수행됐으며, 성균관대, 한양대연구진도 함께 참여했다. 연구 결과는 3월 23일(현지시각) 글로벌 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 발표됐다.
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