UNIST는 자연과학부 김봉수 교수 연구팀이 연세대, 서강대 등 연구진과 공동으로 TV와 같은 전자 소자(device)의 제조비용을 낮출 수 있는 기술을 개발 했다고 24일 밝혔다. 대면적 전자소자 제조에 유리한 ‘용액공정’에 사용되는 ‘가교제’를 개발한 것이 이 기술의 핵심이다.

용액공정은 패터닝하고 싶은 물질을 용매에 녹여 마치 잉크젯 프린팅 하듯이 소자를 찍어내는 기법이다. 제조공정이 간편하고 대면적 전자소자 제조에 유리하다는 장점이 있지만, 소자를 이루는 여러 재료(전극, 절연체 등)를 층층이 쌓는 과정에서 상하부 층에 손상이 발생하는 문제점이 있다.

또 용매를 제거할 때 필요한 열 때문에 손상이 발생하는 문제도 있어, 용액 공정만을 이용해 완전한 하나의 전자소자를 제조하는데 어려움이 있었다.

공동연구팀은 새로운 ‘가교제’를 개발해 용액공정만으로 트렌지스트와 논리회로를 제작하는데 성공했다. 가교제(架橋濟)는 마치 ‘다리’처럼 전자소자의 재료(반도체, 절연체, 금속 나노입자 등)를 이으면서 단단히 잡아 주는 역할을 한다. 그 덕분에 소자 재료들은 ‘똘똘 뭉쳐’ 적층 공정에서 발생하는 열이나 기계적 손상에도 버티게 된다.

특히 이번에 개발된 가교제는 전자소자를 구성하는 다양한 재료에 적용이 가능할 뿐만 아니라 가교제 분자 1개당 결합 가능한 입자가 4개나 돼, 소량을 첨가해도 동일한 보호 효과를 얻을 수 있습니다. 참고로 가교제는 부도체라 그 함량이 적을수록 소자의 특성이 잘 유지됐다.

이번 연구는 국제 학술지인 ‘Nature Communications’에 23일자(현지시간)로 온라인에 공개됐다. 정인준 기자