화학연, 고성능·밀도 가진 탄소나노튜브 필름 제조기술 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 탄소나노튜브 반도체를 이용한 고성능 트랜지스터 개발에 성공했다.

한국화학연구원은 임보규·정서현 박사 연구팀과 포항공대와 함께 꿈의 신소재로 불리는 탄소나노튜브 반도체를 이용해 높은 재현성과 안정성을 갖는 트랜지스터를 개발했다.

연구팀은 이러한 한계를 극복해 반응 시간을 조절하면서도 필름 내에 밀도를 쉽게 조절할 수 있으며, 짧은 반응 시간으로 고밀도의 탄소나노튜브 필름을 형성하는 기술을 개발했다.

특히 2022년 노벨화학상 수상 내용이자 ‘아자이드(azide)’ 분자와 ‘알카인(alkyne)’ 분자가 핵심인 ‘클릭반응’이라는 매우 간단한 화학반응을 이용해 우수한 재현성을 갖는 탄소나노튜브 필름을 형성했다.

연구팀은 해당 기술로 제작한 탄소나노튜브 필름 기반의 트랜지스터가 기존 방식 대비 성능이 20배 이상 향상됐으며 소자 간의 성능 차가 크지 않아 매우 균일한 특성을 보였다고 밝혔다.

제조된 필름은 저농도의 탄소나노튜브 용액을 사용해도 5분 이내의 짧은 시간으로도 고밀도의 탄소나노튜브 필름을 형성할 수 있으며, 제작된 탄소나노튜브 필름은 기판과의 강력한 화학결합을 형성해 다양한 용매 세척에도 떨어지지 않는 안정성을 가진다.

연구팀은 높은 신뢰성과 재현성의 전자소자 특성 구현 연구성과를 활용하여 수소센서 및 바이오센서 등 탄소나노튜브 전자소자 상용화를 위한 다양한 후속연구를 진행할 예정이다.

이미혜 원장은 “그동안 탄소나노튜브 전자소자의 낮은 재현성 문제로 상용화가 어려웠던 만큼 후속 연구를 통해 탄소나노튜브 기반의 다양한 전자소자 상용화에 한 발짝 다가설 수 있는 계기가 되갈 희망한다”고 밝혔다.