휘는 반도체, 이제 3D프린터로 인쇄한다

포항공대 정성준 교수ㆍ조길원 교수팀 3D프린팅으로 최고 직접도 반도체 회로 제작 기술 개발

3D프린트로 만든 유연회로. 포항공대 제공

3D프린터로 반도체를 만드는 기술이 개발됐다.

4일 포항공대(POSTECH, 포스텍)에 따르면 창의IT융합공학과 정성준 교수와 권지민 박사, 화학공학과 조길원 교수팀은 일본 야마가타대학 토키토 교수팀과 3D프린팅 기술을 사용해 세계 최고 집적도의 인쇄형 플렉시블 반도체 회로를 얻는데 성공했다.

그동안 유기 반도체 분야는 트랜지스터 크기가 크고 집적도가 낮아 상용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 게이트 하나로 이뤄진 단일 박막트랜지스터를 평면적으로 인쇄해 집적도가 낮다는 점을 파악했다. 이어 세계 최초로 양방향 구조의 듀얼 게이트 트랜지스터를 3차원으로 쌓아 올려 다양한 3차원 디지털 논리회로를 제작했다.

듀얼 게이트 소자구조를 도입하면 인쇄형 트랜지스터의 성능이 극대화되면서 게이트를 하나만 사용했을 때보다 2배 이상 전류가 흐르고 동작이 빨라지는 등 효율이 높아진다. 이렇게 3차원으로 플라스틱 기판 위에 전자소자와 회로를 쌓으면 반도체 집적도를 비약적으로 높일 수 있다.

연구팀은 이 기술을 통해 많은 트랜지스터가 필요한 유연 전자회로 상용화에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다고 설명했다.

연구 결과는 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈 최근호에 실렸다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 IT명품인재양성사업과 글로벌프론티어사업, 나노 기반 소프트일렉트로닉스센터 지원으로 수행됐다.

정성준 교수는 "차세대 기술 중 하나로 손꼽히는 인쇄형 유연 박막트랜지스터를 3차원으로 집적하는 데 성공했고 이를 통해 인쇄형 반도체의 지속적 기술성장 계기를 세계 최초로 증명했다"고 말했다.

김정혜기자 kjh@hankookilbo.com