조길원 교수, 인쇄전자소자용 새 잉크젯 프린팅 기술 개발

조길원 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 인쇄전자소자용 새 잉크젯 프린팅 공정기술을개발했다.
 
미래창조과학부는 글로벌프론티어사업 나노기반소프트일렉트로닉스연구단 조길원 교수(포스텍 화학공학과)의 지도아래 곽동훈 박사와 이위형 건국대학교 유기나노시스템공학과 교수가 초소형 우물 패턴기법을 고안해 구부리고 휘어지는 소프트 전자소자를 인쇄하는데 사용되는 새로운 잉크젯 프린팅 공정기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
 
이 기술은 간결한 공법으로 제조 시간과 공정비용을 크게 절감해 입는 컴퓨터, 유연한 디스플레이, 일회용 전자소자 등의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

 
소프트 전자소자는 전자기기들을 마음대로 휘어질수 있도록 해 깨지지 않고 다양한 형태의 디자인이 가능한 신개념 전자소자를 말한다.
 
이번 연구결과는 재료과학분야 세계적 학술지 어드밴스드 펑셔널 머트리얼스 13일자 표지논문으로 게재됐다.

잉크젯 프린팅은 유기 반도체 잉크를 이용한 차세대 소프트 전자소자를 값싸게 제조할 수 있는 핵심 공정이지만 눌러 짜듯 잉크를 토출하기 때문에 정밀하게 반도체 박막을 패터닝 하는데 어려움이 있었다.
 
그동안 빛에 반응하는 고분자를 이용하는 포토리소그래피 방법으로 반도체 잉크를 가둬 둘 수 있는 뱅크를 만들어 이를 해결해왔으나 고가 장비와 복잡한 공정을 사용하기 때문에 상용화를 막는 걸림돌이었다.
 
연구팀은 유기용매를 고분자 기판에 마이크론 크기의 우물 모양 패턴 어레이를 제조하고 이를 뱅크로 이용해 잉크젯 프린팅 공정의 정밀도를 높이는데 성공했다.

기술은 용매 방울이 고분자 박막을 녹일 때 우물모양의 마이크로 패턴을 만든다는 점에 착안해 고안했다.
 
초소형 우물에 가둬진 유기반도체 잉크는 건조 과정에서 결정화가 극대화돼 우수한 특성을 나타냈다.
 
이 기술을 이용하면 기존 포토리소그래피 방법 대비 소모되는 공정 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있고 고성능 유기반도체 박막을 손쉽게 패터닝할 수 있어 유연디스플레이 및 입을 수 컴퓨터 등의 차세대 전자소자를 제조하는데 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

또 패터닝이 필요한 유연디스플레이, 메모리 및 에너지 소자 등 다양한 분야에 새로운 리소그래피 공정으로 응용 가능할 것으로 예상된다.
 
연구팀은 “잉크젯으로 제조된 마이크로 우물을 이용하면 유기반도체 층을 원하는 위치에 형성이 가능해 소자의 정밀도를 높일 수 있을 뿐만이 아니라 복잡한 리소그래피 공정을 거치지 않아 유기전자 소자의 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있는 새로운 가능성을 연 것”이라고 밝혔다.