군산대학교 이기문 교수 연구진, 고성능 투명 p형 산화물 반도체 소재 개발

국립군산대학교 이기문 교수 연구진이 이규형 연세대학교 교수, 오민석 한국전자기술연구원 박사와 공동연구를 통해 투명 디스플레이 상용화에 걸림돌이 됐던 고성능 투명 p형 반도체 소재 개발에 성공했다.

차세대 디스플레이 구현의 핵심 부품 소재인 산화물반도체는 현재까지 전자(electron)로 전기를 흘리는 n형 소재만 상용화에 성공했다. 

투명한 p형 소재가 상용화할 경우 유리 기판 위에 저전력 스위칭 및 논리회로 등의 구현이 가능해져 일상생활에서 볼 수 있는 유리창 등에서도 고성능 디스플레이 및 구동 소자 제작이 가능해진다. 

대표적 응용분야인 차량용 유리 기반 디스플레이, 스마트 윈도, 디지털 사이니지 등의 투명 디스플레이는 차세대 국가 중점 연구분야 중 하나지만 현재까지 정공(hole)으로 전기를 흘리는 투명한 p형 소재의 부재로 상용화하지 못한 실정이다. 

연구팀은 3원계 강상관계 산화물의 폴라론 전도 효율을 극대화해 산화물반도체 소재의 투명도가 저하되지 않으면서도 높은 전하 이동도와 동시에 큰 일함수 값을 갖는 신개념 p형 산화물 소재 개발에 성공했다. 

연구진은 개발한 소재를 양자점 디스플레이 및 산화물 기반 정류회로에 적용해 구동 효율이 획기적으로 증가하는 것을 확인함으로써 개발 소재의 상용화 가능성까지 검증했다.

이 연구는 이기문 교수(국립군산대), 이규형 교수(연세대), 오민석 박사(한국전자기술연구원) 등의 공동연구를 통해 이뤄졌으며, 연구 성과는 재료과학분야 국제 학술지인 머터리얼즈 호라이즌즈(Materials Horizons, IF=12.2, JCR 상위 8.89%) 12월21일자 표지 논문으로 선정돼 게재됐다.

이기문 교수는 “산화물 전자 소재분야의 오래된 난제를 해결함으로써 그 상용화 시점을 크게 앞당겼다는 점에서 그 시사점이 크다”고 연구 의의를 설명했다.