[대학저널 황혜원 기자] 숭실대학교(총장 장범식) IT대학 전자정보공학부 이호진(사진) 교수팀이 이온성 유전체 기반의 트랜지스터 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.
이 교수팀은 서강대 강문성 교수팀과 함께 ‘동일 평면 그래핀 트랜지스터 원거리 게이팅을 위해 이온 젤로 연결된 플로팅 전극’을 개발했다.
플로팅 전극을 통해 그래핀 채널과 게이트 전극을 이온성 전해질로 연결하고 채널과 전극 사이의 거리에 따른 그래핀 트랜지스터의 전기적 특성 변화를 보고한 것이다.
이온성 전해질을 이용한 동일 평면 게이트 트랜지스터는 센서, 생체 모방 소자, 광학 소자 등 다양한 분야에서 각광받고 있는 연구 분야다. 전자 소자 관련 연구는 전기적 이중층 효과를 이용하기 때문에 전류 밀도와 커패시턴스(전기 용량)가 높아 저전압 구동이 가능하다.
하지만 현재까지 이온성 유전체를 활용한 소자 기술은 낮은 이동도를 가지는 이온을 기반으로 하기 때문에 고주파 동작 특성을 구현하는 데 한계가 있었으며, 이로 인해 게이트와 채널이 가깝게 위치해야 한다는 문제점이 있었다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 플로팅 전극을 활용해 이온성 유전체를 기반으로 하는 소자의 동작 주파수를 높였다. 또한 수mm 수준의 원거리에서 게이팅해도 우수한 동작 특성을 갖는 그래핀과 이온성 유전체 기반의 트랜지스터 설계 기술을 제안했다.
이 교수는 “이온성 유전체 기반의 동일 평면 트랜지스터는 제작 과정이 간소하고 투명 소자 제작이 가능하기 때문에 최근 각광받고 있는 바이오, 센서 등이 결합된 웨어러블 장치 상용화를 한층 앞당길 수 있을 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 미국 화학회가 발행하는 재료, 화학 국제 학술지인 ‘ACS Applied Materials& nterfaces’(피인용지수 8.758) 3월호에 게재됐다.
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