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전자전기공학부 박성규 교수 연구팀, “차세대 플렉서블 디스플레이 핵심 기술 개발”

관리자 2021-04-21 조회 255

전자전기공학부 박성규 교수 연구팀, “차세대 플렉서블 디스플레이 핵심 기술 개발”

'Advanced Materials IF: 27.398' 게재


김경태 박사과정 재학생(제1저자) 박성규 교수      

사진설명. 김경태 박사과정 재학생(제1저자)과 박성규 교수


 전자전기공학부 박성규 교수(연구책임자)와 김경태 박사과정 학생(제 1저자) 연구팀이 mesa island 구조를 적용하여 차세대 플렉서블 디스플레이 핵심소자의 기계적 결함 특성을 대폭 개선할 수 있는 기술 개발에 성공했다.


 플렉서블 디스플레이 및 웨어러블 전자기기 분야에 광범위하게 활용되고 있는 산화물 반도체는 다른 반도체성 소재와 비교하여 대면적에서 균일하며, 높은 전자 이동도 특성으로 인해 큰 경쟁력을 갖는다고 알려져 있다. 하지만 산화물 반도체는  물리적인 스트레스(구부림,꺾임,접힘)에 의해 전기적 특성이 변하는 기계적 특성 변화가 발생하며 이로 인해 산화물 반도체 전자소자의 응용이 제한적이었고 공정상의 문제로 고품질의 제품화에 어려움을 겪고 있다.

 

 본 연구팀은 mesa island 구조를 플렉서블 기판상에 고집적도로 형상하는 기술을 개발하여 이러한 기계적 결함 특성을 해결하였다. 즉, 기계적 결함을 결정짓는 중립면(neutral plane)이 mesa island 외각 부분에 추가적으로 생성되게 유도하였으며 이로 인해 산화물 반도체 내부에 유도되는 결함을 완화시키는 소자 구조 및 공정을 개발하였고, 이러한 메커니즘을 3D 유한요소해석(Finite Element Anlaysis)과 화학적 분석을 통해 밝혀냈다.


 우리 대학 연구팀에 따르면, 본 연구는 그 동안 산화물 반도체 소자의 제한적이던 기계적 특성을 대폭 개선하여 박막트랜지스터의 전기적 특성 열화 현상을 최소화하여 고유연성 산화물 기반 대면적 집적회로를 구현함으로서 차세대 반도체 및 디스플레이 제품의 작용 가능성을 현실화 시켰다.


Mesa island 구조 적용 산화물 반도체 기계적 결함 특성

사진 설명. Mesa island 구조 적용 산화물 반도체 기계적 결함 특성


 박성규 교수는 “이번 연구는 그동안 이 분야에서 큰 문제점으로 지적되어온 저곡률 반경·고반복 횟수에 따른 기계적 결함을 대폭 완화함으로써 플렉서블 디스플레이 및 전자시스템 구현을 용이하게 할 수 있으며, 이 기술을 신축성 전자소자 개발에 활용하여 웨어러블, 로보틱스, 바이오 헬스케어와 같은 인간 생활과 밀접한 분야에서 새로운 시장 가치를 창출할 수 있을 것”이라고 말했다. 


 우리 연구팀이 발표한 이번 논문 ‘기계적 결함 특성이 해소된 Mesa Island 구조 산화물 박막 트랜지스터 및 집적회로 (Highly Scalable and Robust Mesa-Island-Structure Metal-Oxide Thin-Film Transistors and Untegrated Circuits Enabled by Stress-Diffusive Manipulation)’은 재료 분야 저명 학술지 'Advanced Materials' (2020 인용지수 27.398) 의 10월호에 게재되었다.


Mesa island 구조 산화물 반도체 기반 박막트랜지스터 및 전자소자 기술소개

사진 설명. Mesa island 구조 산화물 반도체 기반 박막트랜지스터 및 전자소자 기술소개