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[여성종합뉴스] 23일 미래창조과학부와 한국연구재단에서 지원하는 기초연구사업(신진연구자지원)과 원천기술개발사업(글로벌프론티어사업)으로 수행해 이룩한 국내 연구진이 유기용매 대신 물을 이용해 친환경 반도체를 제조할 수 있는 기술을 개발했다. 

해당 연구 결과물은 특허로 출원되었고 재료분야 세계적인 권위지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 온라인판 8월 19일 자에 게재됐으며, VIP논문으로 선정됐고 표지논문으로 게재될 예정이다.

이 기술이 차세대 디스플레이 산업 성장에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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유기반도체는 탄소와 탄소 화합물로 만들어진 반도체로 현재 주로 쓰이는 실리콘 반도체보다 가볍고 유연하며 적은 비용으로 제작을 할 수 있어 OLED(유기발광 다이오드) 등 차세대 디스플레이 기기 등에 활용되고 있다.

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또한 유기반도체는 분자구조 설계에 따라 용액공정을 할 수 있기 때문에 지난 20여 년간 전 세계적으로 광범위하게 연구돼온 핵심 첨단소재다. 그러나 유기반도체를 용해할 때 쓰이는 유기용매가 높은 내부식성과 인체유해성으로 환경 구제를 고려할 때 반드시 해결돼야 하는 문제다.

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이에 국내 연구진은 유기반도체 유해성 문제를 해결할 수 있도록 물에 분산되고 저장되며 나아가 물로부터 박막화될 수 있는 유기반도체 기술을 개발하기 위해 노력해왔다.

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정대성 교수와 김윤희 교수 등은 유기반도체 소재로 하여금 콜로이드화되도록 하는 매개체인 계면활성제의 특성을 제어하여 콜로이드를 기반으로 제조된 박막으로부터 계면활성제가 손쉽게 제거될 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

콜로이드는 나노 사이즈의 입자가 극성용매에 고르게 분산되어 있는 것을 뜻한다.

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계면활성제의 도움으로 물에 분산돼 있지만 최종적으로 박막화된 이후에는 계면활성제가 제거되어 순수하게 유기반도체만으로 구성되는 고이동도 (~2.5cm2/Vs) 유기반도체 기술을 개발한 것이다.

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연구진은 본 연구를 통해 개발한 비이온성 계면활성제를 사용해 유기반도체를 물에 분산시킴으로써, 물로부터 고성능 유기반도체 박막 제조에 성공했다.

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이 유기반도체 박막을 구동한 결과 높은 전하이동도(2.5 cm2/Vs)를 보였고, 이는 기존의 유기용매로 만들어진 유기반도체뿐만 아니라 실리콘 등의 무기 반도체와 비교했을 때에도 유사한 수준이다.

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정대성 교수는 “이번 연구 성과는 세계 최초로 물을 활용한 고성능 반도체 제조 기술을 개발한 것으로, 현재 우리나라의 핵심 개발기술인 디스플레이와 각종 이미지 센서 등의 제조에 친환경 기술로 접목될 수 있어 산업계로부터 크게 각광받을 것으로 예상한다”라고 밝혔다.