마랑고니 효과 역이용 유기 반도체 인쇄 기술 향상

포항공대·성균관대 연구팀 공동

‘와인의 눈물’은 물과 알코올처럼 서로 다른 표면장력을 가진 액체들이 만날 때 즉시 혼합되지 않고 일정 시간이 소요되기 때문에 생겨나는 현상이다. 전문용어로 ‘마랑고니 효과’라고 한다. 이 현상은 유기반도체 인쇄 공정에서도 나타나는데, 인쇄 시간을 지연시키고 품질을 떨어뜨리는 장본인으로 지적돼 왔다. 포항공과대학교가 이를 역이용해 빠른 속도로 대면적에 인쇄할 수 있는 기술을 개발했다.

포항공대는 조길원 화학공학과 교수와 이선백 박사 연구팀이 성균관대학교 연구팀과 함께 인쇄전자 소자용 유기반도체 단결정 박막을 코팅하는 대면적 인쇄 공정 기술 개발에 성공했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 용매에 마랑고니 흐름의 방향을 제어하는 첨가제를 넣어 박막 코팅을 할 때 유기반도체 분자들이 효과적으로 공급, 자기 조립될 수 있도록 했다. 이때 유기반도체 결정체의 과포화 상태가 지속돼 연속적인 단결정 박막을 제작할 수 있었다.

연구팀이 개발한 인쇄 공정 기술을 이용해 제작한 유기 박막 트랜지스터는 우수한 전기적 성능을 나타냈다. 또한 인쇄 공정 기술과 기판 패터닝 기술을 접목해 대면적에 균일한 단결정 패턴을 제작할 수 있어, 차세대 디스플레이나 유연전자 소자 제작에 유용할 것으로 기대된다.

조길원 교수는 “이번 연구로 마랑고니 흐름을 역이용해 이를 제어함으로써 높은 균일성과 우수한 전기적 특성을 가진 유기반도체 단결정 박막을 빠른 코팅 속도로 제작할 수 있었다”면서 “여기서 더 나아가 높은 산업적 효용을 지니고 있다”고 말했다.

/이바름기자 [e-mail]