* 패터닝(Patterning): 전자회로 기판에 원하는 전도성 배선이나 반도체 활성층 모
양을 가공하는 행위.
∘ 이번 연구 성과는 고성능 뉴로모픽 소자 및 고속 생체전자 신호 센서
개발 등 관련 분야 활성화에 크게 기여할 것으로 기대되며, 유기물 혼
합형 전도체를 식물용 생체전자인터페이스로 활용 시 차세대 스마트
팜용 작물 모니터링 기술에 광범위한 적용이 가능하다.
□ 유기물 혼합형 전도체는 상용 전자기기에 활용되는 실리콘 및 산화물
반도체에 비해 월등한 정전용량과 높은 전기적 스위칭·증폭 특성으로
인간의 뇌를 모사하는 뉴로모픽 소자의 활성층으로 각광받아 왔으나,
혼합형 전도체의 고질적인 문제인 느린 이온 이동도(Ionic Mobility)는
뉴로모픽 소자 성능 향상에 걸림돌이 되어 왔다.
□ 연구팀은 유기물 혼합형 전도체의 이온 이동도 및 이를 활용한 소자
구동 속도에 영향을 주는 주요 인자가 분자 배열 방향 및 이온 주입
방향임을 규명하고, 두 인자를 한 방향으로 정렬시켰다.
∘ 유기물 혼합형 전도체의 분자 배향은 전도체의 분자 구조 디자인을
통해 조절할 수 있었으며, 소자 내 이온 주입 방향의 경우 이온전도
도(Ionic Conductivity)가 없는 보호층(passivation layer)을 적층하는 방
식을 변경해 조절했다.
□ 연구팀은 이온 주입 방향과 분자 배향이 평행이 될 때, 수직인 경우에
비해 전도체 내 이온의 이동 속도가 10배 가까이(기존 1.8 𝜇m/s에서 17
𝜇m/s) 빨라지는 것을 확인했다. 평행일 때 혼합형 전도체 내를 이동하
는 이온의 총 이동 거리가 감소함에 따라 소재 내 이온의 이동 속도가
빨라졌는데, 이로써 소자의 구동 속도가 100배 이상 향상되었음을 확인
했다.