나노기술 및 정책 정보

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● 일본 게이오대학교와 미국 Stanford University 국제 공동 연구팀이 부드럽게 늘어나는 반도체 디바이스를 비접촉 교통 카드에 사용되는 13.56MHz의 고주파로 동작시키는 데 성공

● 다양한 신축성 반도체 디바이스가 개발되고 있지만, 구동 주파수는 100Hz 정도로, MHz 이상의 높은 주파수로 움직이는 전자 디바이스에 적용은 어려웠음.

● 이에 연구진은 고주파로 구동되는 신축성 전자 재료를 개발하였으며, 해당 신축성 고분자 반도체는 3,6-di(thiophen-2-yl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione(DPP)과 5,5'-bis(trimethylstannyl )-2,2'-bithiophene(bT)의 공중합체이고, DPP에는 실리콘 고무가 존재

● 연구진은 신축성 전자재료에 실리콘 고무를 소량만 도입함으로써 높은 전기적 특성과 신축성 모두를 구현하였으며, 은 나노선을 폴리우레탄에 분산시켜 고주파 특성을 유지하면서 신축성을 극대화함.

● 해당 디바이스의 전하 이동도는 0.30cm2V-1s-1로 신축성을 부여하지 않았을 때인 0.51cm2V-1s-1에 비해 크게 저하되지 않아 MHz 레벨의 고주파수로 작동이 가능

● 연구진은 고주파 신축성 다이오드를 집적화하여 부드럽게 늘어나는 센서·디스플레이·안테나를 제작하는 데 성공하였으며, 본 연구 성과는 차세대 웨어러블 디바이스 실용화에 도움이 될 것으로 기대

※ 용어설명

- 나노선(Nanowire): 나노미터(nm) 크기의 직경을 가지며, 수백 나노미터에서 수백 마이크로미터의 길이를 가지는 나노소재

※ Nature 게재(2021.12.08.), “High-frequency and intrinsically stretchable polymer diode”