포스텍연구팀, 3D 프린터 인쇄로 플렉시블 반도체 생산

3D 프린터 인쇄 공정을 통해 이제 반도체도 만들 수 있게 됐다.

국내 연구팀이 그동안 얇게만 만들었던 반도체 인쇄 기술에 3D 프린팅 기술을 접목해 전자소자와 회로를 3차원으로 쌓아 올려 인쇄해냈다.

31일 포스텍에 따르면 정성준·조길원 교수팀이 3D 프린팅 기술을 사용해 플렉시블(유연)한 플라스틱 기판 위에 인쇄된 반도체 소자를 지속적으로 쌓아 올려 세계 최고 집적도의 인쇄형 플렉시블 반도체 회로를 구현하는 데 성공했다.

또 소비전력을 낮추고 최대 전류를 높이는 등 인쇄형 트랜지스터 성능을 극대화해 더욱 기대를 모으고 있다.

이번 연구 결과는 네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 최근 게재됐다.

그동안 유기 반도체 분야는 트랜지스터 사이즈가 크고 집적도가 낮아 상용화에 어려움이 있었다. 연구팀은 단 하나의 게이트로 이뤄진 단일 박막트랜지스터를 평면적으로 인쇄했기 때문에 집적도가 낮다는 데 집중했다. 세계 최초로 서로 돕는 양방향 구조의 듀얼 게이트 트랜지스터를 3차원으로 쌓아올려 다양한 3차원의 디지털 논리회로를 제작했다. 이 듀얼 게이트 소자구조를 도입하면 인쇄형 트랜지스터의 성능이 극대화되면서 게이트를 하나만 사용했을 때에 비해 2배 이상의 전류가 흐르고 동작이 빨라지는 등 효율이 좋아진다.

이렇게 3차원 적층 기법을 통해 플라스틱 위에 전자소자와 회로를 쌓으면 반도체의 집적도를 비약적으로 높일 수 있어서 많은 수의 트랜지스터가 필요한 유연 전자 회로의 상용화에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또 공정 온도가 낮아서 공정 비용도 적고, 웨어러블 전자 기기에 빠르고 쉽게 활용이 가능해 이 분야 상용화에 도움을 줄 것으로 기대된다.

정성준 교수는 “차세대 기술 중 하나로 손꼽히고 있는 인쇄형 플렉시블 박막 트랜지스터를 3차원으로 집적하는 데 성공해 이를 통해 인쇄형 반도체의 지속적 기술성장 계기를 세계 최초로 증명해 보였다”고 밝혔다.

포항=장영태기자 [e-mail]