사진=고려대

고려대학교 신소재공학부 오승주 교수 연구팀이 양자점과 나노결정을 정밀하게 가공할 수 있는 새로운 패터닝 기술을 개발해 전자·광전자 소자의 소형화와 고성능화를 위한 반도체 제작 공정을 구현했다고 1일 밝혔다.

이번 연구는 세계적인 학술지 ‘Materials Today’ 온라인에 지난 8월 26일 게재됐다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

양자점은 작은 크기에도 선명한 빛을 내고 전기적 성질도 우수해 차세대 디스플레이, 이미지 센서, 웨어러블 기기, 바이오센서 등에서 주목받는 소재라고 설명했다. 크기가 작아 기존의 반도체 제작 공정에서는 표면이 쉽게 손상되거나 특성이 변해 실제 소자로 활용하기 어려웠다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘양자점 표면 안정화 기반 기능성 포토레지스트(Functional photoresist, F-PR)’를 새롭게 고안했다. F-PR은 빛에 반응하는 화합물과 안정화제, 표면 보호 리간드를 조합해 만든 소재로, 기존 포토레지스트의 한계를 보완해 양자점의 성질을 안정적으로 유지할 수 있다. 연구팀은 이 소재를 활용해 양자점의 본래 특성을 해치지 않으면서도 정밀한 패턴을 형성하는 데 성공했다.

연구팀은 이 기술을 적용해 픽셀 크기를 6㎛(마이크로미터) 이하로 줄이고, 최대 4200 PPI(인치당 픽셀 수)의 초고해상도를 구현했다. 이를 통해 다양한 고성능 소자 제작에 성공했다. 이는 일반적인 반도체 공정 장비만으로도 가능해 대규모 산업 적용에 유리하다.

연구팀 관계자는 “이번 연구로 그동안 불가능하다고 여겨지던 포토레지스트 기반 양자점 고해상도 소자 제작이 가능해졌다”며 “향후 AR·VR 디스플레이, 헬스케어 센서, 차세대 광전자 소자 등 다양한 분야에서 초고해상도·고성능 제품의 상용화를 앞당길 것”이라고 말했다.

(CNB뉴스)