Update2024.06.16 (일)
전도성 실 면사와 함께 직조해 옷감 일체형 전계효과 트랜지스터가 구현됐다. 향후 스마트의류, 차세대 웨어러블 제품개발 응용이 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단(단장 이전국) 임정아 박사팀(석사과정 김혜민 연구원)은 전도성 실 위에 1회 코팅으로 절연막과 반도체 막을 동시에 형성할 수 있는 기술을 개발해 실 형태의 전계효과 트랜지스터를 구현하는데 성공했다고 7일 밝혔다.
현지 섬유형 웨어러블의 기술수준은 옷감위에 기존 센서등 딱딱한 전자소자를 자체를 붙이거나 전도성섬유를 이용해 소자들 사이를 연결하는 형태로 섬유의 현안함의 성질 발현이 어려운 단계다.
이를 개선하기 위해 전자소자가 섬유의 특성을 유지하면서 실형태로 옷감에 삽입될 수 있는 소자의 개발이 요구되고 있었다.
이에 연구진은 전도성 실위에 한번의 코팅으로 절연막과 반도체막을 동시에 형성하는 전계효과 트랜지스터를 개발했다.
용액공정이 가능한 유기반도체와 절연체고분자의 블렌드 용액을 전도성 실 표면에 코팅해 블렌드에서 자발적으로 상분리가 일어나는 것이다. 유기반도체가 실 가장 바깥쪽 표면에 막을 형성하고 안쪽에는 형성된 절연체 막으로 절연막/반도체 이중층으로 감싼 전도성 섬유 구조체를 제작했다.
이후 소스와 드레인 전극을 반도체 층위에 형성해 섬유형 트랜지스터를 만들었다. 연구진은 이 섬유형 트렌지스터가 기존 평평한 기판에서 제작된 트랜지스터와 유사한 성능을 가지며, 소자를 3mm까지 접은 후에도 소자의 성능이 80% 유기되는 특성을 보였다.
또한 섬유 표면 전체에 절연막/반도체가 균일하게 형성돼 섬유 전체 표면에 균일한 트랜지스터 성능을 보이며, 전도성 실을 소스와 드레인 전극으로 사용하고 일반 면사와 함께 직조해 옷감 안에 트랜지스터 소자가 직접 삽입되어 있는 형태의 전자섬유를 제작할 수 있었다.
연구진은 직조자 가능한 섬유형 트랜지스터로 기존 평면상에 제작한 유기반도체 트랜지스터와의 유사한 특성을 가지는 성능을 구현할 수 있음을 보여준 의미 있는 결과라며, 향후 차세대 입는 컴퓨터, 인체신호 모니터링 기능을 가지는 의류 등 한층 똑똑해진 차세대 웨어러블 제품을 개발하는데 응용 가능할 것으로 기대된다고 전했다.
