산소 화합물로 된 아주 얇은 절연막 소자를 단 5분 만에 제작할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 윤명한 GIST·박성규 중앙대 교수팀이 '초박막 산소 화합물 전자소재 고속 제작기술' 개발에 성공했다고 18일 밝혔다. 

기존의 용액 공정 산화물 전자소재는 제작 공정이 매우 간단하다. 다른 유기물에 비해 우수한 품질과 내구성을 갖춰 차세대 반도체 소자이자 초대면적 디스플레이에 적용할 수 있는 신물질로 각광받고 있다.

하지만 장시간 고온에서 활성화 반응을 거쳐야 하는 문제점이 있었다. 때문에 유연한 기판에 적용하거나 대면적으로 제작하기 위한 인쇄공정에는 적용할 수 없는 상황이었다.

연구팀은 세계 최초로 극자외선을 이용한 라디칼(radical) 형성 반응을 통해 고품질 산화 절연막을 5분 만에 제작하는 데 성공했다. 용액공정 산화물 전자소재가 상용화될 수 있는 기반을 다졌다. 라디칼이란 비공유 홀전자와 큰 반응성을 갖는 화학종을 일컫는다. 화학변화가 일어날 때 반응성이 매우 크고 빠르며, 오존보다 2000배, 태양의 자외선보다 180배나 빠른 산화속도를 보인다.

이번 성과는 반도체 산업에서 약 2시간 동안 많은 비용을 들이는 진공공정을 초단기에 실현함으로써 가격을 획기적으로 낮추고, 다양한 기능성 산화물 소재의 산업화를 촉진할 것으로 기대된다.

박 교수와 윤 교수는 "이번 연구는 지금까지 고온 열처리 없이는 제작이 불가능했던 다양한 기능의 고성능 산화물 소재를 저온에서 빠른 시간 안에 제작할 수 있는 것을 보여준 성과"라며 "유연성 산화물 회로 구현을 통해 웨어러블 전자기기와 대면적 디스플레이 구현하는 데 기여할 것"이라고 말했다. 

한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자지원사업)과 글로벌프론티어사업(나노기반소프트일렉트로닉스연구단)의 지원으로 진행됐다. 성과는 재료공학 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 5월 18일자 온라인판 표지논문(Front Cover)으로 게재됐다.