나노기술 및 정책 정보

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드레센 공과대학교(TU Dresden) 연구팀이 유연하고 인쇄 가능한 전자 장치의 광범위한 응용에 대한 비전에 한 발 더 다가서는 결과로 두 개의 독립적인 제어 전극이 있는 강력한 수직 유기 트랜지스터 개발에 처음으로 성공했음. 이 결과로 고화질 롤업 텔레비전이나 폴더블 스마트폰은 이제 곧 더 이상 국제전자박람회에서 값비싼 명품이 아닐 수 있음. 고성능 유기 트랜지스터는 이러한 응용 분야에 필요한 기계적으로 유연한 전자 회로의 핵심 필수품임. 그러나 기존의 수평 유기박막 트랜지스터는 유기 반도체의 호핑 수송으로 인해 매우 느리기 때문에 고주파가 필요한 응용 분야에는 사용할 수 없었음. 특히 RFID (Radio Frequency Identification)에 사용되는 것과 같이 전력 소비가 낮은 로직 회로의 경우, 높은 동작 주파수와 조정 가능한 장치 특성(예 : 임계 전압)을 가능하게 하는 트랜지스터를 개발해야함. 연구팀은 이러한 새로운 유기 장치를 실현하는 데 성공했음. 지금까지 수직 유기 트랜지스터는 전자 회로에 통합하기에는 너무 어렵다고 생각되어 실험실에서 호기심을 채우는 연구로만 여겨져 왔었음. 그러나 논문에서 볼 수 있듯이 두 개의 독립적인 제어 전극이 있는 수직 유기 트랜지스터는 복잡한 논리 회로를 구현하는 동시에 수직 트랜지스터 장치의 주요 이점인 높은 스위칭 주파수를 유지하는 데 완벽하게 적합함을 보여줌. 두 개의 독립적인 제어 전극이 있는 수직 유기 트랜지스터는 높은 스위칭 주파수(수 나노초)와 조정 가능한 임계 전압이 특징임. 이러한 개발 덕분에 단일 트랜지스터도 다른 논리 상태(AND, NOT, NAND)를 나타내는 데 사용할 수 있음. 또한 조정 가능한 임계 전압은 신호 무결성(노이즈 마진)과 낮은 전력 소비를 보장함.

이를 통해 연구팀은 유연하고 인쇄 가능한 전자 제품의 비전과 관련하여 이정표를 세웠음. 앞으로 이러한 트랜지스터는 무선 통신(RFID)이나 고해상도 플렉서블 디스플레이와 같은 정교한 전자 장치도 유기 부품으로 완전히 구현할 수 있게 하여 실리콘 기반 전자 부품을 완전히 대체할 수 있을 것으로 기대함.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ ("Vertical Organic Permeable Dual-Base Transistors for Logic Circuits") 지에 게재됨