국내 연구진이 전하 이동도와 안정성을 획기적으로 개선한 플라스틱 고분자 반도체 소재를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 국가기반기술연구본부 손해정 박사와 중앙대 화학공학과 정대성 교수 등 공동 연구팀이 플라스틱 고분자 반도체 소재를 개발했다고 30일 밝혔다.

플라스틱 유기 반도체 소재는 실리콘 반도체 부품에 비해 유연성이 높고 비교적 가격이 싸지만, 전하 이동도가 좋지 않고 전기적 스트레스와 공기 중 산화 시 안정성이 매우 낮아 상용화에 어려움이 있었다.

하지만, 연구팀이 이번에 개발한 소재는 높은 전하 이동도를 가지면서 전기적 스트레스 등에도 안정성이 높아 전자소재로도 사용이 가능하다. 기존 유기 반도체 소재가 반도체 등의 전기 소자 내에서 안정성이 떨어지는 문제를 해결한 것이다. 공기 중 구동 안정성도 세계 최고 수준으로 평가됐다.

이 소재를 이용한 트랜지스터는 공기 중에서 밀봉없이 7주 이상 높은 전하 이동도를 유지했고, 전압의 크기를 변동해도 부품의 저하 경향을 거의 보이지 않는 등 안정된 성능을 보이는 것으로 확인됐다.

연구팀이 이 고분자 소재를 휴대전화, 비디오, 인공위성용 카메라 등 광센서 응용분야에 적용한 결과, 현재까지 세계적으로 보고된 센서 중 가장 높은 광전류 증가세를 보여 추후 상업적으로 응용될 가능성이 큰 것으로 전망됐다.

손해정 KIST 박사는 “이번에 개발된 고분자 반도체 소재는 플라스틱 소재가 기존 실리콘 반도체 소재를 대체할 수 있다는 것을 보여준다"고 말했다.

이번 연구결과는 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포츠 (scientific reports)’ 에 게재됐다.