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새로운 유기반도체재료의 개발

전문가 제언: ○ 최근 유기반도체 재료에 대한 개발과 장치화 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 머지않아 이들이 실용화될 것으로 기대된다. 반도체 재료의 대표적인 특징은 전기전도성과 발광 특성으로 무기반도체 재료와 마찬가지로 이들의 장점을 살려 다양한 장치에 이용될 수 있다.

○ 유기반도체는 분자 골격에 움직이기 쉬운 전자를 가진 공액 2중 결합을 갖는 것을 특징으로 하는 재료이다. 폴리실란과 같이 일부 골격에 이동성 전자를 가진 화합물도 있다. 유기반도체 재료는 저분자계와 고분자계로 대별되는 데 중간적인 분자량을 가진 올리고머계도 있다. 고분자재료는 폴리아세틸렌계와 폴리티오펜계로 대표되고 있다. 또한 불순물을 도핑하여 캐리어를 생성시킴으로서 전도성을 증가시킨다. 불순물로서는 전자수용체 및 전자공여체를 사용하는데 이들은 p형 또는 n형 반도체로 작용한다.

○ 1980년대 말 유기 전기발광소자 개발을 시작으로 유기 박막 트랜지스터, 유기태양전지의 개발로 유기반도체에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히 유기전자메모리 개발에 대한 연구 활동이 활발하다. 전자 사진감광체나 유기 전자발광소자는 저분자 유기반도체 물질을 진공 증착에 의해 박막으로 만든 재료이다. 고분자 분산폴리머와 같은 아모포스 박막이 일반적으로 쓰인다. 1990년대 이후 액정물질에서 전자전도성이 발견되어 디스플레이용 재료로 이용되자 액정물질이 유기반도체 재료의 자리를 새롭게 차지하고 있다.

○ 유기 트랜지스터는 전자종이, 액정표시소자, 유기발광소자 등의 표시소자 TFT, 센서 등으로의 응용이 검토되고 있다. 트랜지스터의 성능 지표인 이동도는 유기반도체 재료에 따라 영향을 받는다. 대표적인 유기반도체 재료인 펜타신은 아모포스 실리콘과 동등 이상의 이동도를 가지며 유기재료의 특징인 분자구조 조절 성능이나 프로세스 적응성이 우수하다. 특히 용액 프로세스 적용 가능성은 유기반도체 재료의 장점을 살리는 과제이다. 유기 트랜지스터를 실용화 하려면 소자의 성능 향상은 물론 신뢰성과 안정성 확보를 위한 기초연구가 필요하다.

저자: Kazuo Takimiya
자료유형: 학술정보