국내 연구진이 자유롭게 휘고 늘어날 수 있는 차세대 디스플레이를 구현하는 데 필요한 플라스틱 반도체 재료를 개발했다.

미래창조과학부는 김윤희 경상대 화학과 교수(사진)와 정대성 중앙대 화학과 교수 공동 연구팀이 전하 이동도가 세계 최고 수준(12)인 플라스틱 반도체 재료를 개발했다고 5일 발표했다.

국내외 연구진은 차세대 디스플레이를 구현하기 위해 전하 이동도가 높으면서 가공성이 좋은 소재를 찾는 데 주력하고 있다. 하지만 실리콘을 대체하기 위해 개발한 유기물 박막 트랜지스터의 대부분은 전하 이동도가 5 이하로 스마트폰에 적용된 AMOLED(능동형 유기발광다이오드) 디스플레이 등을 구현하는 데는 한계를 보였다. 액정 디스플레이는 보통 전하 이동도가 0.5 정도면 구동될 수 있으나 AMOLED에서 구동되려면 10 이상의 전하 이동도가 필요하기 때문이다.

연구팀은 용해도를 높이면 전하 이동도가 낮아지고 전하 이동도를 높이면 용해도가 낮아지는 고분자 반도체의 특성을 극복하기 위해 새로운 플라스틱 구조 설계법을 개발했다. 플라스틱을 이루는 주사슬과 곁사슬 사이에 선형의 지방족 사슬을 넣어 주사슬 간 거리를 좁히는 방법을 사용했다. 이를 적용하면 사슬 간 전하 이동이 원활하게 이뤄졌고 용해도도 높아졌다. 김윤희 교수는 “이번에 개발한 재료는 디스플레이는 물론 태양전지, 센서, 무선 태그(RFID), 생물인식 기기 등 다양한 분야에서 응용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com