포스텍·경상대 공동 연구 열·환경안정성·전하이동도 세계 최고 수준…성과 인정
5일 포스텍에 따르면 화학공학과 조길원교수·강보석 박사와 경상대 화학과 김윤희 교수·김란 박사로 이뤄진 공동연구팀이 불소를 이용해 전자이동도와 안정성을 크게 높인 'n형 플라스틱 반도체'개발에 성공했다고 밝혔다.
플라스틱 반도체는 가볍고 유연하게 만드는 공정이 간단해 실리콘 반도체를 대체할 신축성 있는 재료로 크게 주목받고 있다.
하지만 전자소재로 쓰이기 위해 많은 양의 전류를 빠르게 흘려보낼 수 있어야 할 뿐 아니라 공정과정의 화학약품·고열처리를 견딜 수 있는 안정성이 필요해 개발에 어려움이 있었다.
연구팀은 유기불소화합물이 화학약품과 열에 대한 안정성이 높고 전자의 흐름이 원활한 결정구조를 띈다는 점에 착안, 기존에 개발된 고분자 곁가지에 불소 원자를 도입해 새로운 플라스틱 반도체 물질을 만들어 이러한 문제를 해결했다.
연구팀은 이번에 개발한 플라스틱 반도체가 기존 재료보다 열·환경안정성과 전하이동도가 월등히 뛰어나 세계에서 가장 높은 수준이라고 설명했다. 이러한 성과를 인정받아 화학분야의 세계적 권위지 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)' 최신호의 표지논문으로 게재됐으며, 주목할 만한 '주요 논문'으로 선정됐다.
논문 교신저자인 포스텍 조길원 교수는 "새로 개발된 n형 플라스틱 반도체는 높은 전자이동도를 나타내 향후 플렉서블 디스플레이뿐만 아니라 유기 태양전지나 스마트 생·화학센서 등 유기반도체가 사용되는 다양한 분야에서 상당한 파급효과를 미칠 것으로 기대된다"고 말했다.
또 논문 공동교신저자인 경상대 김윤희 교수는 "이번 개발에 사용한 불소화 곁가지를 다양한 고분자 재료에 도입해 우수한 유기반도체 재료 개발을 이어나갈 것"이라고 밝혔다.
한편 이번 연구성과는 미래창조과학부 글로벌프론티어 사업 '나노기반 소프트일렉트로닉스연구단'과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.