POSTECH(포항공과대학교) 화학공학과 조길원 교수, 이선백 박사 연구팀은 성균관대학교 나노과학기술학과 강보석 교수와 함께 인쇄전자 소자용 유기반도체 단결정 박막을 코팅하는 대면적 인쇄 공정 기술 개발에 성공했다.

마랑고니 효과란 물방울이 마르면서 액체 속 입자들이 바깥쪽으로 집중되어 진한 얼룩을 남기는 현상을 말하는데, 연구팀은 용매에 마랑고니 흐름의 방향을 제어하는 첨가제를 넣어 박막 코팅을 할 때 유기반도체 분자들이 효과적으로 공급되어 자기 조립될 수 있도록 했다. 이때 유기반도체 결정체의 과포화 상태가 지속되어 연속적인 단결정 박막을 제작할 수 있었다. 

차세대 유연전자 소자 제작에 용이

연구팀이 개발한 인쇄 공정 기술을 이용해 제작한 유기 박막 트랜지스터는 높은 전하 이동도(20cm2V-1s-1 이상)를 가지는 우수한 전기적 성능을 나타냈다. 

또한 인쇄 공정 기술과 기판 패터닝 기술을 접목하여 대면적에 균일한 단결정 패턴을 제작할 수 있어 차세대 디스플레이나 유연전자 소자 제작에 유용할 것으로 기대된다. 

조길원 교수는 “이번 연구로 기존 프린팅 공정에서는 억제해야 할 요소로 여겨진 마랑고니 흐름을 역이용해, 이를 제어함으로써 높은 균일성과 우수한 전기적 특성을 가진 유기반도체 단결정 박막을 빠른 코팅 속도로 제작할 수 있었다”고 밝혔다.

이어 “여기서 더 나아가 롤투롤(Roll to Roll)에 적용할 수 있다는 점에서 높은 산업적 효용을 지니고 있다”고 덧붙였다.

한편, 이 연구는 최근 재료분야 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스’ 표지논문으로 게재됐다. 

과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 우수신진연구사업으로 수행됐다.