종이처럼 잉크젯 프린터로 찍어낼 수 있는 유기반도체의 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 기술이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 개발됐다.

 

 포스텍(포항공과대학교, POSTECH) 화학공학과 조길원(趙吉元ㆍ51) 교수와 박사과정 임정아(林貞娥ㆍ26) 씨 연구팀은 유기반도체 박막을 인쇄할 때 나타나는 박막 속 분자의 자기 조립화 특성을 최초로 규명하고, 이를 응용하여 고성능 유기박막 트랜지스터를 개발하는데 성공했다.

 

 차세대 유기박막트랜지스터(Organic Thin-Film Transistor)에 들어가는 유기반도체의 박막 속 분자의 배열과 결정화는 트랜지스터의 특성과 성능을 좌우하는 중요한 요소다. 따라서 인쇄된 유기반도체 박막의 형태 및 분자들의 자기 조립 특성을 규명하고 이를 제어하는 기술은 유기 반도체 인쇄 공정에 반드시 필요한 기술이었다.

 조 교수팀은 유기반도체를 인쇄할 때 혼합 용매의 조성과 그 혼합 비율을 다르게 하면 인쇄된 유기반도체 박막의 형태 및 박막 속 분자들의 결정성을 제어할 수 있다는 사실을 최초로 밝혀냈으며 이 성과는 신소재 분야의 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’ 최신호 표지논문으로 게재됐다.

 

 이 성과는 일반 잉크젯 프린터를 이용해 종이를 인쇄하듯 유기반도체소자를 인쇄해 전자종이, 휴대전화 등과 같은 전자용품에 활용할 수 있는 인쇄전자소자를 제작하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

 지금까지 개발된 인쇄 유기반도체는 분자의 형태와 배열이 균일하지 않아 성능 향상과 대량생산 등에 많은 한계가 있었다.

 그러나 혼합용매와 잉크젯 공정을 제어하면 분자들이 규칙적으로 자체 배열해 결정이 성장하도록 할 수 있다.
 연구팀은 “이 기술을 활용하면 결정성이 높고 형태가 균일한 유기반도체 박막을 잉크젯 프린터로 인쇄할 수 있으며, 이는 고성능 유기박막 트랜지스터뿐만 아니라 다양한 유기 전자 소재의 인쇄에 응용할 수 있다”고 설명했다.