▲ (a) CuI 산화물 반도체 박막의 제작 공정 모식도를 보여주고 있다. (b) 제작한 반도체 박막의 결정도에 따라 특성이 매우 크게 바뀜을 XRD 분석을 통해 확인하였으며 그래프와 같이 개발 CuI이 상온에서 매우 작은 결정도를 갖음을 확인하였다. (c) 이를 원자현미경을 통해 표면을 확인하면 다음과 같인 공정 온도의 증가에 따라 결정의 사이즈가 증가함을 뚜렷이 확인하였으며 (d) 이러한 물리적 변화가 반도체 소재의 에너지 준위 변화에 매우 밀접하게

[강병준 기자]동국대학교 융합에너지신소재공학과 노용영 교수팀이 CuI (구리 아이오딘) 소재를 이용한 상온 고성능 투명 p-type 반도체를 개발했다. 이를 통해 세계최초 성능의 투명 p-type 트랜지스터 구현 기술을 확보했고, 상온공정기술로 경제성과 대량 생산성을 보여 줄 이번개발은 기술 상용화에 크게 기여할 것으로 주목된다.

투명반도체는 차세대 투명 디스플레이개발을 위해서 반드시 필요한 기술임에도, 기존의 투명 금속산화물 반도체는 전자전달이 가능한 N-형 반도체 소재로만 사용가능해 정공전달이 가능한 P-형 투명반도체 소재가 부재했다.

이번에 개발한 CuI (구리 아이오딘) 투명 반도체는 기존 투명 산화물 반도체가 달성치 못한 정공전달의 p-type 투명 반도체를 가능하게 해 세계최고 수준의 트랜지스터를 가능하게 한다. 특히 기존 N-형 산화물 반도체 공정가 300 ~ 400 oC의 높은 온도에서 주로 공정되는데 반해 이번 개발 소재는 상온에서 인쇄공정을 통해서 매우 간편하게 제작할 수 있다.

▲ 본 연구가 출간된 Advanced Materials 2018년 8월 23일자 뒷표지 이미지, 논문 제목: Room-Temperature Solution-Synthesized p-Type Copper(I) Iodide Semiconductors for Transparent Thin-Film Transistors and Complementary Electronics

동국대학교 연구팀은 기존의 잘 알려진 p형 반도체 소재인 CuI에 acetonitrile이라는 새로운 용매를 도입하고 두께를 정밀하게 제어함으로써 상온에서 공정가능한 p-type 반도체 소재를 개발해 고성능의 전하 이동도를 달성 했다. 최근 이러한 결과를 재료공학 분야의 세계 최고 권위지인 Advanced Materials 紙에 뒷 표지논문으로 보고했다.

연구책임자인 노용영 교수는 “기존의 기술적 난제로 여겨졌던 투명 P-형 상온 공정 소재를 새로운 금속 할라이드 소재를 통해서 개발해 기술의 원천성이 매우 높다”면서, “향후 지속적인 연구개발을 통해서 투명전자소자나 웨어러블 디바이스 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 판단 된다”고 밝혔다.

이번 연구는 동국대학교 융합에너지 신소재 공학과 아오류 박사과정생 (제1저자), 박원태 박사과정생 (공동 제1저자), 중앙대학교 화학과 김명길 교수 (공동교신저자), 동국대학교 융합에너지 신소재 공학과 노용영 교수 (교신저자)의 주도하에 이루어 졌으며, 미래창조과학부가 지원하는 ‘글로벌프론티어 나노기반소프트일렉트로닉스 연구단’(단장: 조길원)의 지원을 통해서 재료공학 분야의 세계 최고 권위지인 ‘Advanced Materials’에 (인용지수: 21.95) 뒷 표지논문으로 지난 23일 출간됐다.