포항공과대학 노용영 교수(화학공학과) 연구팀이 케미컬(화학)도핑이 아니라 절연체 물질의 특성을 이용한 일렉트로니컬(전기) 도핑을 이용해 유기 트랜지스터의 성능을 높이는 방법을 세계 최초로 찾아냈다.
노용영 교수, 신은솔 박사 연구팀은 유기 트랜지스터에 화학 물질 대신 절연층 물질 자체 특성을 이용한 자발적 고분자 도핑 방법을 활용해 성능을 향상시키는 연구 결과를 발표했다. 연구는 최근 화학 분야 최고 권위지 ‘ACS 응용 재료 및 계면(ACS Applied Materials & Interfaces)’ 표지논문으로 게재됐다.
연구팀은 유기 트랜지스터를 고성능으로 만들기 위해 트랜지스터 안의 절연체를 사용했다. 절연체는 전기가 통하지 않는 물질로 유기 트랜지스터는 유기물 반도체 위에 절연체 층을 쌓는다. 이 절연체 층에는 불소기가 들어있는데, 불소기가 들어있는 절연체는 쌍극자(Dipole)를 띠게 된다. 불소에는 전자가 많고, 유기물층 탄소에는 상대적으로 전자가 없기 때문에 유기물과 절연체 사이에 쌍극자가 형성되는데 여기에 자발적인 고분자 도핑을 일으킨다. 이 도핑을 통해 ‘양극성 전하 이동’을 ‘단극성 P형’으로 변화시키게 되는데 이런 에너지 레벨 조정으로 전하를 잘 통하게 만들어 결국 유기 트랜지스터의 성능이 높아지게 된다.
이 방법은 불소 함유 유전체를 이용한 유기 고분자 트랜지스터의 도핑 효과에 대한 세계 최초의 연구다. 추가적 공정없이 폴더블 디스플레이의 성능을 높일 수 있는 방안이다. 노 교수는 “폴더블 디스플레이에 바로 활용할 수 있는 이 기술은 추가 공정이 필요없기 때문에 산업체에서 비용을 절감하면서 효율을 높일 수 있는 최적의 방안이 될 것”이라고 기대감을 밝혔다.
연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 글로벌프론티어 사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’, 전략과제 및 한국기계연구원 위탁과제의 지원으로 수행됐다.

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