화학뉴스

국내 연구진이 고효율‧대면적 반도체 및 투명전극 개발의 가능성을 열었다.
아주대학교 서형탁, 한양대학교 최덕균 교수 공동 연구팀은 금속산화물 반도체 표면에 흡착된 수분을 자외선으로 광분해해 발생시킨 수소를 이용함으로써 전기전도도를 획기적으로 향상시키는 기술을 개발했다.
미래창조과학부와 한국연구재단의 나노소재기술 개발사업, 일반연구자 지원사업으로 수행된 연구결과는 나노과학 분야 학술지 <ACS Nano> 10월27일자 온라인판을 통해 게재됐다.
금속 원자에 산소가 결합한 금속산화물 박막은 투명하면서 전기전도도 조절이 쉬워 디스플레이, 박막태양전지의 투명전극 및 박막 트랜지스터의 핵심소재로 사용되고 있다.
그러나 금속산화물을 크게 만들려면 열처리가 필요해 상온 공정이 필수인 유연 소자에 적용하기가 어렵고 공기 중 수분이 금속산화물의 표면에 닿으면 수소 원자로 분해되면서 전기적 특성을 변화시키는 문제점이 있었다.
전기적 특성을 변화시키는 점을 역으로 이용해 수소 도핑으로 반도체 특성을 제어하거나 투명전극에 활용하려는 많은 시도가 있었지만 가볍고 확산이 잘되는 수소의 성질 때문에 실패해 가능성은 이론적으로만 남아 있었다.
연구결과는 이론적으로만 예견됐던 수소 도핑에 따른 산화물 반도체의 전기전도도 조절을 실험을 통해 세계 최초로 증명한 것으로 평가되고 있다.
연구팀은 간단한 공정으로 디스플레이산업 등에 필요한 대면적의 고신뢰성 산화물 반도체 및 투명 전극을 제작할 수 있을 수 있을 뿐만 아니라 최신 분석기법으로 정확한 수소 도핑 메커니즘을 최초로 규명하고 투명전극기술에 적용 가능한 광화학적 도핑 장비 개발에 기여할 것으로 기대하고 있다.
서형탁 교수는 “광화학적 도핑 기술은 공정의 용이성에 비해 전도도 조절 효과가 매우 크며 산화물의 신뢰성도 크게 향상시켜 차세대 투명 소재 개발에 널리 활용될 수 있을 것”이라고 강조했다.