포스텍 BK사업단 연구팀, 우주에서도 쓸 수 있는 ‘접는 반도체’개발

– 온도 변화 안정성 뛰어난 ‘우주복 섬유’ 폴리이미드 활용 반도체 제작 성공

– 생산 비용 절감 및 합성 공정 단축 가능해 상용화 가능성 높여 

영하 120도(℃)에서 영상 150도까지 온도가 급변하는 우주에서도 안정적으로 사용할 수 있는 ‘접는 반도체’가 포스텍 연구진에 의해 개발됐다.

 포스텍 BK 미래정보기술사업단 김오현(53ㆍ전자전기공학과)교수,포스텍 BK 분자과학사업단 이문호(54ㆍ화학과/포항가속기연구소)교수, 함석규(32ㆍ화학과)박사팀은 ‘우주복 섬유’로도 알려진 폴리이미드(polyimide) 고분자를 활용해 고성능 비휘발성 메모리 반도체 소자를 제조하는데 성공했다.

 13일 신소재 분야의 대표 전문 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’ 최신호를 통해 발표되는 이 반도체 제조 기술은, 영하 269℃~영상 400℃의 온도 영역에서도 안정적으로 사용가능한 폴리이미드 고분자를 활성층(active layer)으로 이용함으로써 우주공간에서도 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

 특히 폴리이미드 고분자는 기계적 강도도 우수하기 때문에 활성층 뿐만 아니라 기판으로도 활용 가능해 반도체 제작 단가를 크게 낮출 수 있으며 기존에 활용된 다른 유기물질에 비해 합성 시간이 짧아 제조시간도 단축할 수 있다.

 또, 간단한 스핀코팅 공정*으로 원하는 두께의 활성층을 얻을 수 있어서 대량생산에도 쉽게 적용할 수 있다.

 폴리이미드를 이용한 반도체는 어떤 온도에서나 성능이 안정적일 뿐만 아니라 2V 이하의 아주 적은 전력으로도 구동이 가능하므로 한 번 충전으로 한 달 사용이 가능한 노트북 컴퓨터 개발에도 활용할 수 있다.

 또, 폴리이미드의 특성상 매우 가볍고 쉽게 구부릴 수 있으며 고집적화가 가능해 접는 전자신문이나 전자책, 전자 종이, 접는 컴퓨터, 옷에 입는 컴퓨터 등에도 활용할 수 있다.

 특히 이 소재가 우주에서도 사용이 가능하다는 점을 감안하면, 기존에는 없었던 새로운 패러다임의 미래형 디지털 제품 개발이 가능할 것으로 기대된다.

 포스텍 BK 분자과학사업단 이문호 교수(포항가속기 연구소장)는 “기존의 실리콘이나 금속 산화물을 이용하는 비휘발성 메모리 기술에 비해 이 기술은 제조공정이 단순하고 제조시간을 크게 단축할 수 있어서 제조 원가를 10분의 1로 줄일 수 있다는 것이 가장 큰 장점”이라며 “차세대 고성능 비휘발성 메모리 반도체를 낮은 단가로 제조할 수 있는 이 기술은 상용화 시기도 크게 앞당길 수 있을 것으로 전망한다”고 밝혔다.