한국생산기술연구원 메카트로닉스융합기술그룹 김혁 박사(사진)와 서울대학교 반도체공동연구소장 이창희 교수가 이끄는 공동 연구팀은 유기반도체의 양극성을 활용해 전자소자를 구현하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
현재 스마트폰이나 TV 등에 사용하는 무기반도체는 기본 소자인 'COMS(상보성금속산화막반도체)' 회로를 구성하기 위해 반드시 'n형'과 'p형' 반도체가 각각 필요했다. 이 두 반도체는 각각 특성이 달라 별개의 기판에 성형해야 하기 때문에 공정 횟수가 늘어나고 양산 비용도 높았다.
이에 반해 양극성 물질인 유기반도체는 극성 조절에 따라 n형과 p형 반도체 양쪽 모두 사용할 수 있다. 복잡한 전자소자를 하나로 만들어 공정가격을 낮출 수 있지만, 지금까지 개발된 극성 조절 기술로는 대면적을 저가로 생산하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 유기반도체 공정에 잉크젯 프린팅 공정을 도입했다. 이 공정은 찍어내듯 CMOS 회로를 생산해 저가로 대면적을 구현 할 수 있다. 연구팀은 전하 주입량을 제어하는 기술을 함께 개발해 한 가지 물질로 높은 성능을 구현했으며, 유기반도체의 극성을 자유자재로 바꿔 다양한 시스템에 적용할 수 있게 됐다.
김혁 박사는 "자율주행차, 인공지능, 사물인터넷 등 첨단 기술의 핵심 부품으로 반도체가 사용되면서 수요가 늘고 있다"며 "이번 기술 개발로 차세대 반도체로 주목 받고 있는 유기반도체가 더 폭넓게 사용돼 수요에 부응할 수 있을 것"이라고 말했다.
