[e돋보기] 유기반도체란

[양태훈기자] 유기반도체란 기존의 실리콘 등 무기물 반도체를 대체할 수 있는 유기화합물 기반의 차세대 반도체를 말한다.

유기화합물은 유리처럼 전기가 통하지 않는 절연체로, 유기반도체는 실리콘, 갈륨, 게르마늄 등의 광물처럼 반도체의 성질을 가진 유기화합물 기반의 반도체를 의미한다.

이러한 유기화합물은 무기반도체와 달리 적절한 용매에 녹는다는 장점을 갖고 있다. 다양한 종류의 신물질 개발이 용이한 것은 물론 전도체와 반도체 절연체의 모든 성질을 가지고 있어 모든 전자소자를 유기물만으로 제작하는 것도 가능하다.

유기반도체의 가장 큰 강점은 기존 반도체와 달리 그래픽 인쇄 방식을 통해 소자를 제작할 수 있다는 점이다.

실리콘 기반의 무기물 반도체는 진공상태에서의 작업을 요구, 공장 전체를 진공으로 만드는 설비부터 정교한 패턴을 그리기 위한 고가의 반도체 회로 장비가 필요하다.

반면, 유기반도체는 잉크로 만들 수 있기 때문에 잉크젯프린터나 대형 고속 인쇄기로 종이에 인쇄하듯 손쉽게 반도체를 만들 수 있다.

구체적으로 유기박막트랜지스터(OTFTs), 유기태양전지 등을 생산할 수 있다.

유기박막트랜지스터는 착용 컴퓨터 등 미래에 등장할 수 있는 기술 분야의 실현성을 크게 할 수 있는 중요한 핵심 기술이다.

유기반도체는 상온이나 아주 낮은 온도(100도 이하)에서 결정화가 쉬워 성막 시 기판의 온도를 높일 필요가 없는 이점을 제공한다.

플라스틱과 같은 사용 최고 온도는 낮지만 구부림이 가능하고, 얇으면서도 충격에 강한 기판을 사용할 수 있게 되는 셈.

이는 자동차의 전면 유리나 건물 기둥처럼 곡면형을 요구하는 디스플레이나 센서 등에 아주 유용한 전자소자로 활용할 수 있다.

유기태양전지 역시 태양전지에서 찾아볼 수 없는 다양한 형태 구현이 가능하다는 장점을 제공한다.

현재 기술은 실리콘태양전지보다 떨어지는 10% 이상의 변환효율(입사한 태양광을 전기로 바꿀 수 있는 비용)을 달성한 수준으로, 제조원가 경쟁력 확보가 중요한 상황이다.

유기태양전지의 변환효율 10%는 식물의 광합성 에너지 변환효율을 100%로 봤을 때 해당하는 수준으로, 실리콘태양전지는 약 25%의 변화효율을 제공한다.