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숭실대 이호진 교수팀, 이온성 유전체 기반 트랜지스터 개발로 복합 웨어러블 장치 상용화 앞당겨
숭실대 이호진 교수팀, 이온성 유전체 기반 트랜지스터 개발로 복합 웨어러블 장치 상용화 앞당겨
  • 이혜인
  • 승인 2021.03.16 13:52
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숭실대학교(총장 장범식) IT대학 전자정보공학부 이호진교수팀이 서강대학교 강문성교수팀과 함께 그래핀과 이온 젤을 이용한 트렌지스터 구동 및 제어 기술을 개발하여 미국 화학회가 발행하는 재료, 화학 국제 학술지인 「ACS Applied Materials & Interfaces(응용 재료 및 인터페이스 저널)」(피인용지수 8.758) 3월호에 게재됐다고 16일 밝혔다. 

전자정보공학부 이호진 교수와 서강대 강문성 교수가 참여한 공동 연구팀은 <동일 평면 그래핀 트랜지스터의 원거리 (>1 mm) 게이팅을 위해 이온 젤로 연결된 플로팅 전극>을 개발했다. 플로팅 전극을 통해 그래핀 채널과 게이트 전극을 이온성 전해질로 연결하고 채널과 전극 사이의 거리에 따른 그래핀 트랜지스터의 전기적 특성 변화를 보고한 것이다. 

이온성 전해질을 이용한 동일 평면 게이트 트랜지스터(coplanar-gating transistor)는 센서, 생체 모방 소자, 광학 소자 등 다양한 분야에서 각광받고 있는 연구 분야다. 전자 소자 관련 연구는 전기적 이중층 효과를 이용하기 때문에 전류 밀도와 커패시턴스(전기 용량)가 높아 저전압 구동이 가능하다. 하지만 현재까지 이온성 유전체를 활용한 소자 기술은 낮은 이동도를 가지는 이온을 기반으로 하기 때문에 고주파 동작 특성을 구현하는 데 한계를 가지고 있으며, 이로 인해 게이트와 채널이 가깝게 위치하여야 한다는 문제점이 있었다. 

연구팀은 이를 해결하기 위해 플로팅 전극을 활용하여 이온성 유전체를 기반으로 하는 소자의 동작 주파수를 높였을 뿐만 아니라, 수 mm 수준의 원거리에서 게이팅하여도 우수한 동작 특성을 가지는 그래핀과 이온성 유전체 기반의 트랜지스터 설계 기술을 제안했다. 

이호진 교수는 “이온성 유전체 기반의 동일 평면 트랜지스터는 제작 과정이 간소하고 투명 소자 제작이 가능하기 때문에, 최근 각광받고 있는 바이오, 센서 등이 결합된 웨어러블 장치 상용화를 한층 앞당길 수 있을 것”이라고 밝혔다.


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