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양자점을 이용한 전계효과 트랜지스터의 놀라운 발전

전문가 제언: ○ 용액공정 콜로이드 반도체 양자점(QD, Quantum Dot)는 가격이 저렴하고, 많은 전자,　광전자 디바이스 분야에서 중요한 가치를 가지며 유연플라스틱기판에 적용이 가능하다. 양자점 박막 활성층의 전계효과 트랜지스터(FET) 성능은 대단히 향상되어 표면리간드의 무기물 합성 리간드를 사용해서(칼코겐화물착물) 30cm2V-1s-1보다 큰 이동도를 얻었다. 향후　솔라 셀과　센서 등의 다른 디바이스에 적용이 가능할 것이다.

○ 현재 유기물을 FET의 활성층으로 사용하는 경우 이동도를 30cm2V-1s-1 이상 얻고 있으므로 QD의 긴 리간드 대신에 짧은 유기물 리간드 치환으로도 더 높은 이동도를 높일 수 있을 가능성이 있다. 그러나 합성 시에 입자간 부착 및 균열이 발생하는 문제가 있으므로 해결방법이 필요하다. 그리고 차세대 디스플레이인 유연 디스플레이 및 OLED용 FET의 활성층으로 적용할 수 있는 생산기술 개발이 요구된다.

○ 현재 양산하고 있는 대면적 OLED의 활성층으로 진공시스템의 스퍼터링공정을 이용해서 이동도가 약 10cm2V-1s-1 IGZO 박막을 사용하고 있으나 용액공정 콜로이드 반도체 양자점으로 대체할 경우에는 대기 중에서 생산이 가능하므로 투자비 및 재료비가 저렴해져 제품의 경쟁력을 높일 수 있다. 저렴한 콜로이드 잉크방법으로 플렉시블 기판 상부에서 얻은 CdSe 나노결정 FET로 22cm2V-1s-1 이동도를 얻었으며 많은 연구가 진행되고 있다(Nature Communiation 3(2012)1216).

○ 2013년 CES에서 Sony사가 미국 QD-VISION사의 양자점 고분자 복합 sheet 적층기술을 채용하여 청색 LED를 이용한 LCD 디스플레이로 천연색을 표현할 수 있는 UHDTV급 LCD TV를 발표했다. 선명한 색상과 높은 해상도로 주목의 대상이 되었다(세라미스트　16(2013)42). 이는　삼성, LGD를 추월하기 위한 전략이므로 한국기업들은 무독성으로 저렴하게 생산 가능한 graphene QD 기술을 디스플레이에 적용하는 전략이 요구된다(Nature Communication, Dec. 2013년 발표).

저자: Frederik Hetsch et al
자료유형: 학술정보