화학뉴스

국내 연구진이 웨어러블(Wearable) 기기에 적용되는 유기반도체의 분자 정렬방향을 조절해 반도체 성능을 대폭 향상시키는 기술을 개발했다.
한국 과학기술연구원(KIST)은 국가기반연구기술본부 광전하이브리드연구센터의 김봉수 박사팀이 유기반도체 내부 메커니즘을 밝혀내고 유기 트랜지스터의 성능을 700배 개선하는데 성공했다고 8월12일 발표했다.
유기반도체는 분자의 정렬구조와 방향에 따라 성능이 달라지는 것으로 알려졌지만 정확한 메커니즘은 규명되지 않았다.
연구팀은 유기반도체 분자를 구성하는 포화탄화수소의 사슬(Chain)에 따라 분자가 쌓이는 방향이 달라진다는 것을 밝혀냈다.
사슬이 짧은 포화탄화수소는 기판에 세로로 서 있는 분자구조를 띠고 사슬이 긴 것은 기판에 가로로 누워있는 구조를 만든다는 것이다.
분자들이 한쪽으로 정렬하면 전자도 특정 방향으로 흐르기 쉽기 때문에 전자의 전송방향에 큰 영향을 받는 유기반도체 소자의 성능을 개선하는데 실마리로 작용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
세로로 서 있는 분자 구조에서는 전자가 가로로 전송돼 유기 트랜지스터 성능 향상을 촉진하는 반면 가로로 누워있는 구조는 유기 태양전지에서 높은 성능을 보여준다.
연구팀은 분자구조를 조절하면 유기 트랜지스터는 700배, 유기 태양전지는 3배 가량 성능이 향상된다는 사실도 확인한 것으로 나타났다.
김봉수 박사는 “유기반도체의 화학구조를 조절해 트랜지스터나 태양전지의 특성을 향상시키기 위한 연구는 많이 진행됐으나 원인에 대한 연구는 부족했다”며 “연구결과는 유기분자의 방향을 응용목적에 따라 조절하는 길을 제시했다는 점에서 의의가 크다”라고 자평했다.