오준학 교수, 빛 이용 전하흐름 제어 유기 광트랜지스터 제작 성공
무기반도체 소자 대체 기대
빛을 이용해 전하 흐름을 제어할 수 있는 유기 광 트랜지스터가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
오준학 울산과기대 교수(나노생명화학공학부ㆍ사진) 연구팀은 빛에 민감하게 반응하면서 유연해 변형이 가능한 유기 소재 기반 광 트랜지스터를 제작했다고 13일 밝혔다.
광 트랜지스터는 외부에서 빛을 비춰 전하의 밀도를 조절하는 게 가능하며, 빛을 감지하는 특성을 쉽게 제어할 수 있고 광자에 의해 만들어지는 전기적 신호를 증폭할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 지금까지 대부분의 광 트랜지스터 연구는 무기물을 이용한 무기 광 트랜지스터에 치우쳐 있었다. 최근에는 분자설계를 통해 전자 및 광학적 특성을 쉽게 제어할 수 있는 유기 광 트랜지스터 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.
연구팀은 그 중에서도 구조적 결함이 적어 전하 이동속도가 빠르고 고효율 광전자 소자로 만들 수 있는 단결정 나노와이어에 주목했다. 자기조립 방식으로 만든 한 가닥의 유기 단결정 나노와이어를 마이크로미터 크기의 광활성층으로 사용한 광 트랜지스터를 만들었다.
이렇게 만든 트랜지스터는 기존 박막소자에 비해 전하이동도가 10배 가량 높고, 외부 양자효율(주입된 전하당 발광되는 광자 수의 비율)이 7900배 정도 높아져 광증폭 효과가 크게 향상된 것으로 나타났다. 분석결과 광 감응도는 입사광의 파장과 유기반도체의 최대흡수 파장이 일치되는 정도에 크게 의존하며, 광전환도는 입사광 출력 밀도에 의존하는 현상도 관찰했다. 개발한 유기 나노소재는 비용이 낮은 용액공정에서 만들 수 있고 유연성이 높아 변형이 가능하며, 고집적 회로로 만들 수 있다는 강점도 있다.
오준학 교수는 "구조적 결함이 없는 유기 단결정 나노구조체의 광전자적 특성을 체계적으로 분석함으로써 기존 무기 반도체 소자를 대체할 차세대 유연한 광전자 소재 개발의 토대를 마련했다"고 밝혔다.
이 연구는 교육과학기술부 `글로벌 프론티어' 소프트일렉트로닉스연구단의 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 재료과학 분야의 권위지인 `어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 최근 게재됐다.
안경애기자 naturean@
빛을 이용해 전하 흐름을 제어할 수 있는 유기 광 트랜지스터가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
오준학 울산과기대 교수(나노생명화학공학부ㆍ사진) 연구팀은 빛에 민감하게 반응하면서 유연해 변형이 가능한 유기 소재 기반 광 트랜지스터를 제작했다고 13일 밝혔다.
광 트랜지스터는 외부에서 빛을 비춰 전하의 밀도를 조절하는 게 가능하며, 빛을 감지하는 특성을 쉽게 제어할 수 있고 광자에 의해 만들어지는 전기적 신호를 증폭할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 지금까지 대부분의 광 트랜지스터 연구는 무기물을 이용한 무기 광 트랜지스터에 치우쳐 있었다. 최근에는 분자설계를 통해 전자 및 광학적 특성을 쉽게 제어할 수 있는 유기 광 트랜지스터 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.
연구팀은 그 중에서도 구조적 결함이 적어 전하 이동속도가 빠르고 고효율 광전자 소자로 만들 수 있는 단결정 나노와이어에 주목했다. 자기조립 방식으로 만든 한 가닥의 유기 단결정 나노와이어를 마이크로미터 크기의 광활성층으로 사용한 광 트랜지스터를 만들었다.
이렇게 만든 트랜지스터는 기존 박막소자에 비해 전하이동도가 10배 가량 높고, 외부 양자효율(주입된 전하당 발광되는 광자 수의 비율)이 7900배 정도 높아져 광증폭 효과가 크게 향상된 것으로 나타났다. 분석결과 광 감응도는 입사광의 파장과 유기반도체의 최대흡수 파장이 일치되는 정도에 크게 의존하며, 광전환도는 입사광 출력 밀도에 의존하는 현상도 관찰했다. 개발한 유기 나노소재는 비용이 낮은 용액공정에서 만들 수 있고 유연성이 높아 변형이 가능하며, 고집적 회로로 만들 수 있다는 강점도 있다.
오준학 교수는 "구조적 결함이 없는 유기 단결정 나노구조체의 광전자적 특성을 체계적으로 분석함으로써 기존 무기 반도체 소자를 대체할 차세대 유연한 광전자 소재 개발의 토대를 마련했다"고 밝혔다.
이 연구는 교육과학기술부 `글로벌 프론티어' 소프트일렉트로닉스연구단의 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 재료과학 분야의 권위지인 `어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 최근 게재됐다.
안경애기자 naturean@
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