휘어지면서 늘어나는 투명한 전자소자 개발

기초과학연구원 나노연구단 성과
좌우로 늘이면 깨지는 한계 극복
의복형 컴퓨터 등 미래기술 확장

꿈의 신소재인 ‘그래핀’과 ‘탄소나노튜브’는 기존 실리콘 기반의 딱딱한 반도체 소자를 뛰어넘어 구부러지는 전자소자를 만드는 필수 재료로 각광받고 있지만 늘어나는 소자를 개발하는 데는 뛰어넘어야 할 벽이 있었다. 전자의 이동을 제어하는 절연막으로 쓰이는 나노 두께의 평평한 산화막층은 어느 정도 휘어지는 것은 견딜 수 있지만 좌우로 늘이면 쉽게 깨어졌다. 플라스틱 같은 고분자를 이용한 절연막을 늘이면 누설전류가 심해진다.

기초과학연구원 나노구조물리연구단(단장 이영희 성균관대 교수)은 4일 주름진 산화막을 개발해 최대 20%까지 늘여도 정상적으로 작동하는 전자소자를 완성했다고 밝혔다. 연구팀은 미국 피츠버그대, 캘리포니아대 연구팀과 함께 구리기판 위에 산화막 물질인 알루미나(Al₂O₃)를 증착시키고 메타크릴 수지(PMMA) 고분자를 코팅한 뒤 구리기판을 녹이는 공정을 통해 주름진 모양의 절연막을 만들었다. 이 절연막은 주름진 형상 때문에 주름이 펴지면서 20%까지 늘어날 수 있었다.

연구팀은 “전극은 그래핀으로, 전자통로는 탄소나노튜브, 절연막은 새로운 산화막으로 만들어 기본 전자소자 단위인 트랜지스터의 모든 부분이 변형에 견디는 재료로 만들어진 진정한 의미로 늘어나는 최초의 소자를 개발한 것”이라고 밝혔다. 이 모든 재료는 다 투명하기 때문에 완성된 소자도 80%의 투과도를 지녔다. 이영희 교수는 “휘어지는 것을 넘어 늘일 수 있는 투명한 소자 및 디스플레이, 접이형 컴퓨터, 의복형 컴퓨터, 피부에 붙이는 센서 등 미래 소자 개발에 새로운 방향을 제시했다”고 말했다. 연구팀의 논문은 재료학 분야 유명 학술지인 <네이처 머티리얼스> 4일치 온라인판에 게재됐다.

이근영 선임기자

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