KAIST 제공
KAIST 생명공학과 임성갑 교수와 전기및전자공학과 조병진 교수팀은 기체 상태의 반응물을 이용해 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법으로 10㎚ 두께의 고분자 절연막을 개발하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
이 절연막은 액체 대신 기체 상태의 반응물을 이용, 두께의 균일도가 높고 불순물도 최소화해 10㎚의 매우 얇은 두께에서도 무기물 소재에 버금가는 절연성을 확보했다. 웨어러블, 플렉서블 기기 기반의 사물인터넷을 구현하기 위해서는 가볍고 전력소모가 적으면서 유연성을 지닌 소자 제작이 필요하다. 하지만 무기물 소재 절연막을 쓰면 유연성이 부족하고 고온에서만 공정이 가능해 열에 약한 다른 재료들과 섞어 사용하기 어려웠다. 또 용액을 이용해 만든 기존 고분자 소재 절연막은 표면장력에 의한 뭉침 현상으로 균일도가 좋지 않고, 잔류 불순물로 인한 절연 특성이 떨어지는 한계가 있었다.
연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 고분자 원료인 단량체와 반응 개시제를 기화시키는 초기 화학기상증착법으로 순도가 높고 절연특성이 우수한 고분자 절연막을 개발했다. 이렇게 개발된 절연막을 유기반도체와 그래핀, 산화물반도체 등과 같은 차세대 반도체 기반의 트랜지스터에 적용, 우수한 이동도를 갖는 저전압 트랜지스터를 제작했다. 아울러 스티커 필름 형태의 유연한 전자소자를 시연했고, 초기 화학적기상증착법(iCVD) 고분자 절연막이 넓은 면적 유연 전자소자에 적용할 수 있다는 점을 확인했다.
이 연구결과는 재료분야 국제학술지 '네이처 머티리얼스(10일자)' 온라인 속보판에 실렸다.
임성갑 교수는 "고분자 절연막은 플렉시블 전자소자 등 차세대 전자기술에 널리 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.
이 연구는 연구재단의 신진연구자 지원사업과 중견연구자 지원사업, 글로벌프론티어 사업(나노기반 소프트일렉스토닉스연구단)의 지원을 받아 문한얼, 신우철 박사, 성혜정 학생이 참여했다.
대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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