UNIST는 박영석·이근식·신형준 공동교수팀이 새로운 유기반도체 소재를 합성하고, 이 소재의 물리적 광학적 성질을 밝혀냈다고 26일 밝혔다. 탄소를 기반으로 하는 유기 반도체는 상용화된 실리콘 반도체 소재와 달리 유연하고 가공성이 우수해 플렉서블 소자(device)에 쓰일 수 있다.

연구팀이 합성한 ‘익센’(Ixene)이라는 물질은 1941년에 이름과 함께 이 분자의 구조가 제안됐지만, 당시 알려진 방법으로는 합성이 어려워 실제로 만들어지지는 못했다.

연구팀이 합성한 익센은 유기 반도체 소재로 많이 연구되는 다환 방향족 탄화수소의 한 종류로, 탄소 원자가 이루는 육각형 고리(환) 여러 개가 연결된 구조를 갖는다.

공동연구팀은 팔라듐 촉매와 ‘탄소-수소 아릴화’ 반응을 이용해서 막대 모양의 물질을 다이세틸렌을 육각형 고리형태의 익센으로 합성하는데 성공했다. 또 동일한 2단계 반응 단계를 거쳐, 익센의 원하는 위치에 질소와 붕소가 첨가된 물질도 합성했다. 질소와 붕소를 원하는 위치에 도핑해, 익센보다 에너지 갭이 좁은 물질을 합성해낸 것이다.

반도체 재료로 쓰이려면 물질의 ‘에너지 갭’(물질 내부 전자가 가질 수 있는 에너지 레벨 차이, 전기 전도도 등을 결정)이라는 고유한 성질을 조절 할 수 있어야 하는데 간단한 도핑 방법을 통해 에너지 갭을 줄였다. 정인준 기자