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피부처럼 유연한 트랜지스터…'초박막에 길이 배로 늘어나'

송고시간2017-01-06 04:00

스탠퍼드大·삼성전자 공동연구진 개발 성공

삼성전자 종합기술원 "전자피부·차세대 웨어러블 제품 구현 앞당길 것"

피부처럼 유연한 트랜지스터…'초박막에 길이 배로 늘어나'

미국 스탠퍼드대, 삼성전자 종합기술원 등 국제공동연구진이 길이를 두 배까지 늘려도 성질이 변하지 않는 트랜지스터를 제작해 국제학술지 '사이언스'(Science) 6일 자에 발표했다. [사이언스 제공=연합뉴스]

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 사람의 피부처럼 유연한 트랜지스터(반도체 소자)가 미국 스탠퍼드대와 삼성전자 연구진에 의해 개발돼 웨어러블 전자기기의 상용화가 가속화할 전망이다.

트랜지스터는 전기 신호를 증폭하거나 차단·전달하는 기능을 하는 '스위치'로, 반도체 소자의 기본 요소다.

제난 바오(鮑哲南·Zhenan Bao) 미국 스탠퍼드대 화학공학과 교수와 정종원 삼성전자[005930] 종합기술원 전문연구원이 이끈 국제공동연구진은 길이를 2배까지 늘려도 성질이 변하지 않는 트랜지스터를 제작해 국제학술지 '사이언스'(Science) 6일 자에 발표했다.

연구진은 고무처럼 탄성이 있는 'SEBS'라는 고분자 물질 안에 유기물로 만든 'DPPT-TT'라는 반도체 소재를 넣어 전기가 통하면서도 늘어나는 새 반도체 트랜지스터를 만들었다.

트랜지스터를 잡아당겨 길이를 2배로 늘리더라도 평균 전하이동도 등 전기적 성질은 사실상 변함이 없었다. 또 잡아당기기를 100번 반복한 뒤에도 다른 흠집은 발견되지 않는 등 전기적·기계적 성능이 유지됐다.

이 트랜지스터는 수십 나노미터(nm·10억분의 1m) 두께의 얇은 필름으로 만들어 손가락 관절 등에 붙이는 것도 가능하며, 소재가 잘 늘어나는 만큼 착용에 불편함이나 이물감이 없다는 것이 연구진의 설명이다.

최근 웨어러블 전자기기가 발달하면서 여기 들어가는 반도체 소자를 가볍고 신축성 있게 설계하는 연구가 세계적으로 활발하다. 하지만 이런 종류의 소자는 늘어나면 전기적 성질이 줄어드는 단점이 있는데, 이번 연구에서 이를 극복할 소재를 찾은 것이다.

연구를 주도한 공동교신저자 2인 중 한 명인 정종원 연구원은 "유기반도체 소재는 기본적으로 유연한 특성을 가지지만, 피부와 비슷하게 늘어나면 반도체의 성질을 잃는 점이 문제였다"며 "피부에 붙여도 불편함이 없을 정도로 늘어나면서도 기존 고분자 반도체의 성능을 유지하는 새로운 소재를 확보하는 것이 이번 연구의 목표였다"고 밝혔다.

그는 "이런 도전적인 연구를 진행할 때 유기 전자소재 분야에서 세계를 선도하는 주요 연구자이며 창의적인 연구를 많이 해 온 제난 바오 교수가 가장 적합한 연구 파트너라고 생각했다"며 공동 연구의 계기를 설명했다.

삼성전자 종합기술원 측은 "이번 연구에서 제안한 방법은 다양한 유기반도체에 적용할 수도 있다"라며 "전자피부나 신축성 있는 디스플레이 같은 차세대 웨어러블 제품의 구현을 한 걸음 더 앞당겨 줄 것으로 예상한다"고 전했다.

미국 스탠퍼드대와 삼성전자 종합기술원 등 공동연구진이 개발한 트랜지스터(회색 부분)를 손에 붙인 모습. [Jie Xu, Sihong Wang 제공=연합뉴스]

미국 스탠퍼드대와 삼성전자 종합기술원 등 공동연구진이 개발한 트랜지스터(회색 부분)를 손에 붙인 모습. [Jie Xu, Sihong Wang 제공=연합뉴스]

sun@yna.co.kr

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