1. 「상단 왼쪽의 그래프」에 대한 설명 고 에너지 및 저 에너지 UV 공정을 통과한 인버터 논리소자의 최적 특성곡선(입력 전압 대비 출력 전압, Vin vs. Vout)이며 논리소자의 디지털 신호를 위한 중요인자인 전압이득(dVout/dVin, voltage gain)은 6V 구동 전압에서는 5~10, 10V 구동에서는 20, 그리고 30V 구동에서는 150의 수치를 보였다. 2. 「상단 오른쪽」그림에 대한 설명 UV 자외선 공정은 254 nm 파장의 고 에너지 UV를 짧은 시간 (~10분이내) 조사하여 유기 PVP 유전막을 경화시킴으로써 진공 오븐 공정을 생략하고 소자의 패터닝을 단순화하는 효과를 가져온다. 3. 「아래쪽」그림의 인버터 논리소자에 대한 설명 두개의 유기 펜타센 박막트랜지스터로 구성되어 있으며 한 쪽의 유기트랜지스터에 352 nm 파장의 저 에너지 UV를 조사하는 경우 조사량에 따라 유기 반도체/유기 PVP 유전체의 계면의 전기적 특성을 변화시킴으로써 인버터 논리소자의 특성곡선을 적절한 모양으로 제어할 수 있다.     표지 논문 그림

  국내연구진에 의해 두 에너지의 자외선을 소자 제작 공정에 적용함으로써 저전압으로 구동하면서도 높은 전압이득을 가지는 유기박막 인버터 소자가 개발되었다.

과학기술부의 나노원천기술개발사업을 수행하는 임성일 교수(연세대 물리학과) 연구팀은 유리 기판 위에 알루미늄 전극, 유기/무기(PVP/AlOx) 하이브리드 유전체, 펜타센 유기 반도체 박막을 사용하여 낮은 전압으로 구동하는 유기박막 트랜지스터 소자를 제작하였으며, 이러한 박막소자 2개를 연결하여 유리/플라스틱 기판 위에 집적회로 가능성을 보여주는 인버터 소자를 구현하였다.

소자의 주요성능 인자인 전압이득(dVout/dVin)은 6V의 저 전압 구동에서 5~10으로 출력되었으나, 30V의 고 전압 구동에서는 무려 150으로 출력되어 최근까지 보고된 유기 인버터 소자 중 최고의 성능을 가진 것으로 나타났다.

특히, 이번 연구에서 임 교수는 소자 제작 시 254nm 파장의 고 에너지 자외선과 352nm 파장의 저 에너지의 자외선을 각각 이용하였는데,

고 에너지 자외선 적용으로는 진공 오븐 열처리를 생략할 수 있어, 유기 PVP 유전체 패턴공정을 단순화하였고, 저 에너지 자외선 적용으로는 펜타센 반도체/유기 PVP 유전체 계면의 전기적 특성을 임의로 변화시키는 기법이 처음으로 개발되었다.

그 결과, 인버터 소자의 출력곡선이 임의로 조절됨으로써 소자성능을 향상시켰을 뿐만 아니라 자외선을 이용한다는 면에서 종래의 유사연구와 다른 독창적인 연구로 평가받고 있다.

따라서 동 연구결과는 유리나 플라스틱 기판을 적용하는 유기 전자소자 및 회로공정에 자외선 기법을 쉽게 도입할 수 있어 공정상의 단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 소자성능을 임의로 제어할 수 있다는 장점이 있다.

연구를 주도한 연세대 임성일 교수는 이와 같은 유기 논리소자 연구가 유리 및 플라스틱을 기판으로 하는 새로운 소자의 상용화 시대를 앞당길 것이라고 전망했다.

본 연구성과는 응용물리 분야의 국제 저명 학술지인 '어플라이드 피직스 레터(APPLIED PHYSICS LETTERS, Impact Factor : 3.98)' 8월 20일 자 이슈 표지논문으로 게재되었다.