한국재료연구원 권정대 박사 연구팀은 90도의 저온 공정에서도 결함이 적은 유연 광소자 구현에 성공했다고 밝혔습니다.

이 기술은 수소와 실레인(SiH₄) 가스의 비율, 즉 수소 희석률을 정밀하게 제어하는 방식으로, 기존 250도 이상 고온 공정의 한계를 극복하고 고성능 유연 광소자를 제작했다는 점에서 의미가 큽니다.

유연 광소자는 웨어러블 전자기기 등 차세대 전자소자의 핵심 부품으로, 가늘고 휘어지는 기판 위에 얇은 박막을 정밀하게 형성해야 하는데,
이때, 250℃ 이상의 고온 공정이 필수여서 열에 약한 유연 기판에 적용하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하고자 박막 소자 제작에 주로 쓰인 플라즈마 PECVD 공정 과정에서 가스유량조절기로 수소 희석률을 정밀하게 조절해 저온에서도 박막 품질을 균일하게 확보한 것이 핵심입니다.

또 수소 패시베이션 기술을 적용해 박막의 전기적 성능을 높이고 박막의 결함을 최소화시켰습니다.

이를 통해 공정 온도를 기존 대비 60% 이상 낮추면서도 성능은 그대로 유지하고 제작 비용도 줄였습니다.

아울러 포토레지스트(PR)를 희생층으로 활용해 열에 약한 유연 기판 위에도 안정적으로 박막을 증착할 수 있게 했고, 복잡한 식각 공정 없이도 고품질 광소자 제작이 가능해졌습니다.

실험 결과, 기존 고온 소자 대비 약 96%에 달하는 높은 광감응도를 구현했고, 5mm 반경에서 2,700회 이상 굽힘 시험을 거쳐도 성능 저하 없이 기계적 내구성과 안정성을 입증했습니다.

권정대 연구원은 "이번 기술은 웨어러블 전자기기, 이미지 센서, 광센서 등 다양한 유연 소자 분야에 활용될 수 있는 기반 기술"이라며 기대감을 나타냈습니다.

이 연구는 재료·에너지 분야 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스' 6월 23일자에 실렸습니다.

TJB 대전방송