나노기술 및 정책 정보

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울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 김봉수 교수팀은 연세대 조정호 교수팀, 서강대 강문성 교수팀과 함께 용액공정만 이용하는 '전용액공정'(All-solution process) 방식을 통해 트랜지스터와 논리회로를 제작하는 데 성공함. 용액공정은 전자소자를 구성하는 재료를 용매에 분산한 뒤, 잉크젯 프린터로 찍어내듯 전자소자를 만드는 방식임.

값비싼 진공 장비를 사용하는 것보다 저렴하지만, 용액공정 중에 재료가 손상될 가능성이 있다는 것이 단점임.

보통 전자소자는 서로 다른 재료를 층층이 쌓아 제작하는데, 용액공정을 이용하면 적층 과정에서 재료가 서로 손상될 수 있음.

또 용매를 제거하기 위한 고열 처리 때문에 재료가 변성될 수도 있음. 따라서 용액공정만 사용해 완전한 소자를 제작하기는 어려웠음.

공동 연구팀은 용액공정을 사용하면서도 소자를 이루는 다양한 재료를 보호할 수 있는 '가교제(架橋濟)'를 개발해 문제점을 해결했음. 가교제는 마치 다리처럼 전자소자 재료(고분자나 금속 나노입자 등)를 이으면서 단단히 잡아주어 소자 재료들을 똘똘 뭉쳐 적층 공정에서 발생하는 열이나 기계적 손상에도 버티게 됨.

가교제는 일종의 부도체이기 때문에 많은 양이 첨가되면 전자소자의 성능이 저하되는데, 이번에 개발한 가교제는 분자 하나당 결합할 수 있는 입자가 네 개나 돼 소량만 첨가해도 원하는 성능을 얻을 수 있었음.

기존 가교제의 10분의 1 정도 양만 첨가해도 같은 효과를 얻을 수 있는 데다, 전극·절연체·전하수송체 등과 같은 다양한 소자 구성 재료에 적용할 수 있다는 장점도 있음.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨