초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 웨어러블/플렉서블 스마트기기 및 5G 이동통신과 같은 고속 연산 유연 기기의 핵심 부품인 고속 스위칭 유기 트랜지스터 구현을 최종 목표로 한다. 수직 방향 캐리어 전달 소재 및 최단 전하이동 수직구조 공정을 개발하고, 유기 반도체 소자 구동 단계에 따른 화학·전자 구조 실황 분석기술을 이용한 수직 방향 캐리어 전달 원리를 분석하여, 최고수준 전이 주파수 및 고속 스위칭 속도의 수직구조 유기 트랜지스터를 구현하여 고속연산 및 고속통신 용 유연 소자 개발의 핵심 기술을 확보한다.

□ 연구 목표대

□ 연구개요
본 연구는 웨어러블/플렉서블 스마트기기 및 5G 이동통신과 같은 고속 연산 유연 기기의 핵심 부품인 고속 스위칭 유기 트랜지스터 구현을 최종 목표로 한다. 수직 방향 캐리어 전달 소재 및 최단 전하이동 수직구조 공정을 개발하고, 유기 반도체 소자 구동 단계에 따른 화학·전자 구조 실황 분석기술을 이용한 수직 방향 캐리어 전달 원리를 분석하여, 최고수준 전이 주파수 및 고속 스위칭 속도의 수직구조 유기 트랜지스터를 구현하여 고속연산 및 고속통신 용 유연 소자 개발의 핵심 기술을 확보한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
수직구조 유기 트랜지스터를 심층 분석하는 방법으로 투과전극의 전극 두께, 옥사이드 두께, 핀홀 크기 등의 투과전극 형상의 역할이 캐리어 전달에 크게 작용함을 분석하고, 캐리어 이동 현상을 모사 및 소자 성능 예측함. 또한 수직구조 트렌지스터 소자 구동 중에 반도체/절연막 계면 또는 반도체 표면에서 주어진 전계 및 도핑에 의한 활성상태의 반도체 소재 특성 및 구동 메카니즘을 분석 방법을 개발하여 소자 구동 중 Gating에 따른 수직구조 유기 트랜지스터의 유기반도체/전극 계면에서 charge transfer와 band bending 변화와 같은 소재 물성을 분석하여 소자 구동 특성을 설명함.
이러한 수직구조 유기 트랜지스터 심층 분석을 이용하여 동 유기 반도체 소재로 제작된 수평구조 유기 트랜지스터(Si/SiO2/C60/Al)와 비교하여 1.4GHz의 매우 빠른 transition frequency, 1.4억배의 매우 높은 전류 증폭률, 99.9999%의 높은 전류 투과률을 달성함. 가능한 이유로는 기존 수평 구조에 비하여 Gate와 전극 간의 overlap length가 0이므로 overlap capacitance가 10,000배 매우 작기 때문에 빠른 switching 전환이 가능하기 때문이며, 채널 길이가 수-수십 마이크로 미터인 수평 구조 유기 트랜지스터에 비해 수십 나노 미터의 1,000배 짧은 수직 방향 채널이므로 캐리어 이동 길이가 매우 짧기 때문임을 밝힘.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 기능성 반도체 소재와 결합이 가능한 수직구조 트랜지스터 특성을 이용하여, 초고감도 광센서, 광소자와 결합하여 빛을 제어하는 발광 트랜지스터, 초고속 메모리 등과 같은 새로운 광·정보 복합소자로 활용하여 초고속으로 연산 및 통신하며 저전력으로 구동하는 웨어러블 디바이스 및 헬스케어 디바이스로 활용.
○ 고령화, 1인 가구 증가 등에 따라, 혈압, 혈당, 심전도 등 단순 생체 신호 모니터링을 넘어 데이터를 분석하여 질병을 케어하는 디바이스로 빠른 연산속도로 저전력 구동이 가능한 수직구조 유기 트랜지스터 기술이 적합.
○ 이러한 장점은 노인 질병 환자 부양을 위한 국가 의료비용 감소하고, 개개인 의료 케어 수준 향상을 기대.
○ 높은 유연성을 필요로 하는 전자 피부 및 삽입형 소자에 적용될 수 있을 것으로 기대.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 최종목표 ... 4
• (2) 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1) 이론적·실험적 접근 방법 ... 6
• (2) 연구과정 및 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 1) 추진체계 ... 14
• 2) 활용분야 및 활용방안 ... 14
• 3) 추가연구의 필요성 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 16
• 끝페이지 ... 28