아주대학교 서형탁 교수팀, 2차원 계면 전자구름 이용한 신소재 투명 반도체 개발

아주대학교는 서형탁 신소재공학과 교수 연구팀이 2차원 계면 전자구름을 이용한 신소재 투명 반도체 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.

 

이번 신소재는 상온에서 형성된 나노결정의 인듐산화물((In2O3) 박막 위에 ‘원자층 증착방식’으로 알루미늄산화물(Al2O3)을 쌓아 올린 적층구조로 이뤄져 있다. 

이 적층구조에서 절연체인 두 소재가 맞닿은 계면 부분(5㎚ 이하)의 전도도가 비약적으로 증가해 전도체로 바뀌는 원리다. 계면에서의 전도도는 증착 전보다 최대 10¹³배까지 증가하는 것으로 측정됐다.

 

지금까지 투명 전자 소재는 인듐주석산화물처럼 여러 성분을 혼합한 복합 산화물이 주로 사용되고 있는데, ▲투명도 ▲유연 기판 적용에 적합지 않은 고온 공정 수반 ▲자유로운 전도도 조절 등에서 한계를 보여 미래형 디스플레이와 IoT센서에 적용이 쉽지 않았다. 하지만 이번에 개발된 신소재는 100%에 육박하는 가시광 투과율은 물론 1년 이상의 공기 중 노출에도 특성 저하가 없어 내구성이 강하다는 평가다.

 

서 교수팀의 성과는 현재 사용되고 있는 기술을 이용해 모든 한계를 극복하고 이론적 가능성을 실현시켰다는 점에서 획기적이란 평가를 받아 화학ㆍ물리 분야 최고 수준의 저널인 ACS Nano 최신호에 소개됐다.

 

서 교수는 “이 신소재는 전도도의 조절이 자유롭고, 투명하고 유연해 전자소자의 핵심 소재로 적용할 수 있다”며 “무엇보다 기존의 반도체와 디스플레이 공정과 호환되는 방식이라 즉시 상용화가 가능하다”고 설명했다.

 

한편 이번 연구는 한국연구재단 나노소재 원천기술사업의 지원을 받아 이루어졌으며 국내ㆍ외 특허 출원 중에 있다.

유병돈기자