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윤순주 박사과정생과 박진태 석사과정생(지도교수 이윤경)이 전도성 고분자인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌설포네이트)(PEDOT:PSS)의 환경친화적 수계 광 패터닝 공정 개발에 성공해 전기전자공학 분야 상위 2% 저널인 『npj Flexible Electronics(IF 14.6)』에 논문을 게재했다.
일반적으로 반도체 소자 제작을 위한 노광공정은 유기재료에 의존하는데, 이는 환경 문제를 야기하고 생산에 상당한 비용을 야기한다. 이러한 한계점을 돌파하기 위해 순수한 물 기반의 패터닝 공정을 모색하고 있지만, PEDOT:PSS와 같이 본질적으로 수용성인 물질은 현상 과정에서 선택적 용해를 통해 패턴하기가 어렵다.
이윤경 교수 연구팀의 윤순주, 박진태 학생은 양친매성 블록 공중합체를 PEDOT:PSS 필름에 도입하여 복합 필름의 신축성을 향상시키고, 필름 표면의 친수성을 감소시켜 UV 노출 후 선택적 수분 흡수를 가능하게 했다.
이 기술은 추가적인 포토레지스트가 필요 없이 PEDOT:PSS를 직접 패터닝할 수 있게하여 지속 가능한 대규모 반도체 제조 기회를 열었다.
개발된 원리는 PEDOT:PSS 뿐만이 아닌 다양한 친수성 물질의 수성 광 패터닝을 위한 솔루션이 될 수 있어 반도체 제조 업계에서 광범위하게 적용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
논문에서는 인장 변형에서의 작은 저항 변화 및 투명한 광학적 특성을 활용하여, 신축성 디스플레이의 터치 센서 및 생체 부착형 센서가 시연됐다.
이번 연구는 대구과학기술원 및 미국 Swarthmore college와의 공동 연구로 과학기술정보통신부 지원으로 한국 연구재단 신진연구자지원사업, 기초연구실사업 및 4단계 BK21 사업단(나노융복합에너지혁신소재부품인재양성사업단, 단장 이승희)의 지원을 받아 수행되었다.
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