[디지털데일리 한주엽기자] 고려대학교 전기전자공학부 주병권 교수 연구팀과 KAIST 전기및전자공학과 최경철 교수 연구팀은  14일 투명 반도체 스위치(트랜지스터) 소자로 각광받는 비정질 금속-산화물 반도체의 안정설을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 발표했다. 이 기술은 투명 유기발광다이오드(OLED)의 효율 향상 작업에 접목될 수 있을 것으로 보인다.

비정질 금속-산화물 반도체는 기존 비정질 실리콘 반도체보다 높은 전자이동도와 가시광 영역에서 높은 투과율을 가진다. 이 때문에 차세대 디스플레이의 스위칭 소자를 위한 소재로 주목받아왔다. 그러나 빛과 전기적 스트레스에 취약해 응용에 한계가 있었다.

연구팀은 작년 3월 발표한 연구성과인 표면 플라즈몬(금속 나노입자의 표면에 위치한 전자가 특정 광원에 반응해 공명하는 현상으로 일정 반경 내의 빛의 움직임에 영향을 미친다)을 이용한 디스플레이 컬러필터를 활용, 반도체 소자에 영향을 주는 파장 대역 (470nm 이하)을 차단하고, 그 외 파장대역은 투과시키는 방식으로 소자특성 변화를 막아 광-전압 신뢰성(NBIS, Negative Bias Illumination stress Stability)을 높임으로써 작동시 안정성을 향상시켰다.

실제로 백색광과 -10V 전압 환경 안에서 소자가 장시간 스트레스를 받았음에도 필터가 없는 경우와 비교했을 때, 문턱전압(Threshold) 변화가 1/3 이하로 줄어들었고, 빛을 차단하면 스트레스를 받기 전의 상태로 거의 회복되는 안정성을 나타냈다.

연구진은 “비정질 금속-산화물 반도체는 기존 비정질 실리콘(a-Si) 대비 높은 이동도를 갖는데다 투명하다는 장점이 있다”며 “비교적 쉬운 방법으로 제작 가능해 사업화도 어렵지 않을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 첨단신소재 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스지(Advanced Functional Materials) 3월17일자 온라인판에 게재됐다(논문명  Photo-Insensitive Amorphous Oxide Thin-Film Transistor Integrated with a Plasmonic Filter for Transparent Electronics).

<한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr