중앙대 박성규 교수팀 빛으로 차세대 반도체 만든다
기술 개발해 네이처에 발표

  휘거나 둘둘 말 수 있는 디스플레이와 유기발광다이오드(OLED)에 적용할 수 있는 ’산화물 반도체’를 만드는 원천기술을 국내 연구진이 개발했다. 산화물 반도체는 기존 실리콘 소재에 비해 투명하고 전기 이동도가 10배 이상 빨라 차세대 반도체 물질로 불린다.

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광활성 반응을 적용해 제작한 유연한 산화물 반도체
집적회로.

  중앙대 전자전기공학부 박성규 교수와 전자부품연구원 김영훈 박사로 이뤄진 공동 연구팀은 30㎚(나노미터ㆍ1㎚는 10억분의 1m) 이하의 파장을 가진 빛을 이용해 산화물 반도체를 만드는 데 성공했다고 밝혔다. 연구 결과는 영국에서 발행하는 세계적인 과학저널 ’네이처(Nature)’ 6일자에 게재됐다.

  기존 실리콘 소재는 투명도가 낮고 전자의 이동 속도가 느려 LCD와 같은 평판 디스플레이에 주로 사용될 뿐 높은 투명도가 필요한 OLED에 적용하기 어려웠다. 하지만 산화물 반도체는 350~500도가 넘는 고온에서 열처리를 해야 하기 때문에 열에 약한 플라스틱 기판에 적용할 수 없어 휘어지는 디스플레이에 사용할 수 없는 문제점을 갖고 있었다.

  연구팀은 파장이 30㎚보다 짧은 빛인 ’극자외선’을 용액물질에 쬐어 열처리 없이 저온에서도 산화물 반도체를 만드는 데 성공했다. 빛과 물질이 만나면서 화학반응이 일어나는 ’광활성화 반응’을 이용한 것이다.

  박성규 교수는 "플라스틱과 같은 유연한 기판에 산화물 반도체를 이용해 회로를 구현하는 데 성공했다"며 "광활성화 반응으로 간단하고 낮은 온도에서 만든 산화물 반도체가 우수한 성능을 갖고 있음을 증명했다"고 설명했다. 연구팀은 산화물 반도체를 만들 때 열처리 공정을 건너뛸 수 있어 기존 제작 방식보다 비용 절감 효과도 누릴 수 있다고 전했다.

  이번 연구 결과는 산화물 반도체를 만드는 원천기술을 개발한 것으로 앞으로 디스플레이, 센서 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 보인다.

  박 교수는 "실제 적용을 위해서는 반응 시간과 온도 조절 등 해결해야 할 과제가 아직 남아 있다"면서도 "의료 바이오 산업에 필수적인 세라믹, 절연체, 도체 등 많은 물질에 적용이 가능해 파급효과가 클 것"이라고 기대했다.

-매일경제 원호섭 기자
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