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| 차세대 유연 전자기기 절연 소재 개발(Next-Generation Insulating Material for Flexible Electronic Devices Developed) | |||
| 작성자 | 대외홍보센터 | 작성일 | 2025-03-17 |
| 조회수 | 256 | ||
| 차세대 유연 전자기기 절연 소재 개발(Next-Generation Insulating Material for Flexible Electronic Devices Developed) | |||||
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대외홍보센터 |  |
2025-03-17 |  |
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국립부경대 권혁진 교수 연구팀, 비진공·저온에서 제작 가능한 차세대 절연 소재 개발
- 유연 전자기기 시대 앞당길 것으로 기대 … 국제학술지 발표
△ (위쪽) 신규 유무기 하이브리드 소재 및 이를 활용한 인쇄 전자 소자, (아래쪽) 전용액 공정을 통한 인쇄형 전자 소자 제작 과정 및 제작된 인쇄 전자 소자 이미지.
국립부경대학교(총장 배상훈)는 권혁진 교수(에너지화학소재공학전공) 연구팀이 차세대 유연 전자기기의 핵심 소재로 주목받는 유무기 하이브리드 기반 신규 절연 소재를 개발했다고 밝혔다.
권혁진 교수를 비롯해 강원대 김주영 교수(신소재공학과), 건국대 김세현 교수(화학공학부) 등 공동 연구팀은 이번 연구 결과를 재료 분야 국제 학술지 <Advanced Functional Materials>(IF: 18.5)에 3월 발표했다.
최근 급성장하고 있는 웨어러블 기기, 사물인터넷(IoT), 플렉시블 디스플레이 등 차세대 전자소자 분야에서는 저전력 구동과 안정적인 신호처리를 위해 전기적 성능이 뛰어난 절연 소재가 필수적이다.
공동 연구팀은 이러한 요구에 대응하기 위해 비진공, 저온 공정 기반으로 제작할 수 있는 혁신적인 재료 합성 전략을 제시하고, 새로운 유무기 하이브리드 절연 소재를 개발하는 데 성공했다.
연구팀은 이번 연구에서 간단한 제조 공정을 통해 고유전율(high-k)을 지닌 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2) 등 무기물과 유기물을 결합한 형태의 습식 유무기 하이브리드 절연 소재를 제작했다. 이 새로운 소재는 전자소자의 핵심 절연층 역할을 효과적으로 수행하는 동시에 유연 기판에서 안정적인 동작이 가능한 특성을 보유한 것으로 나타났다. 연구팀은 이 소재가 차세대 플렉시블 기기, 대면적 인쇄 전자회로 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
또 연구팀이 이 유무기 하이브리드 소재 박막을 절연층으로 활용해 제작한 박막 트랜지스터(TFT)는 약 2V 수준의 낮은 전압에서 우수한 구동 성능을 보이는 것으로 나타났다. 각 재료의 산화물 조성과 구조적 특성 차이로 인해 구동 특성과 히스테리시스(hysteresis) 거동이 다르게 나타나는 점도 확인했다. 이는 디바이스의 목적과 요구되는 특성에 따라 다양한 형태로 맞춤형 설계가 가능하다는 것으로, 저전압 구동 트랜지스터뿐 아니라 메모리 소자, 통합형 프린팅 전자회로 등에도 응용될 수 있다.
특히 이번에 개발한 유무기 하이브리드 절연 소재는 비진공 상태에서 상온이나 낮은 온도에서도 제조할 수 있어 고가의 장비나 대규모 인프라 없이도 대량 생산과 대면적화가 수월하다는 점이 특징이다. 연구팀은 이 소재로 기존 반도체 공정의 한계를 보완하고, 에너지·비용을 절감해 대중적이고 범용적인 전자소자 제작이 가능할 것으로 보고, 인체에 부착하는 웨어러블 디바이스, 의료용 센서, 실내외 환경 모니터링 네트워크 등 다양한 분야에서 저전압으로 구동되는 전자소자를 구현하는 데에도 기여할 것으로 예상했다.
권혁진 교수는 “이번 연구가 차세대 전자소자의 저전력화와 인쇄 공정 확산을 가속화해 유연 전자 시대를 앞당기는 기반이 될 것으로 기대한다. 앞으로도 다양한 소재 간 융합 연구와 산업화 협력을 통해 지속 가능한 전자소자 생태계 조성에 기여할 계획.”이라고 밝혔다. <부경투데이>
Pukyong National University Professor Kwon Hyuk-jin’s Research Team, Develops Next-Generation Insulating Material Usable at Low Temperature and Without Vacuum
- Expected to Accelerate the Era of Flexible Electronics - Published in International Journal
Pukyong National University (President Baek Sang-hoon) announced that Professor Kwon Hyuk-jin (Department of Energy Chemical Materials Engineering) and his research team have developed a new insulating material based on an inorganic-organic hybrid that is attracting attention as a key material for next-generation flexible electronics.
Along with Professor Kwon Hyuk-jin, the research team, including Professor Kim Joo-young (Department of Materials Science and Engineering, Kangwon National University) and Professor Kim Se-hyun(Department of Chemical Engineering, Konkuk University), published the results of this research in the international materials science journal <Advanced Functional Materials> (IF: 18.5) in March.
In the rapidly growing fields of wearable devices, the Internet of Things (IoT), and flexible displays, next-generation electronic components require insulation materials with excellent electrical performance for low-power operation and stable signal processing.
To meet these demands, the research team presented an innovative material synthesis strategy that can be fabricated using non-vacuum, low-temperature processes and successfully developed a new inorganic-organic hybrid insulating material.
The research team developed a wet inorganic-organic hybrid insulating material by combining inorganic materials such as zirconium oxide (ZrO2) and titanium oxide (TiO2), which have high dielectric constants (high-k), with organic materials through a simple manufacturing process. This new material effectively serves as a core insulating layer in electronic devices, while also demonstrating stable performance on flexible substrates. The team expects this material to be widely applicable in next-generation flexible devices, large-area printed electronic circuits, and various other fields.
The research team also demonstrated that a thin-film transistor (TFT) fabricated using this inorganic-organic hybrid material as the insulating layer exhibited excellent driving performance at a low voltage of approximately 2V. They also observed that the driving characteristics and hysteresis behavior varied due to differences in the oxide composition and structural properties of the materials. This indicates that customized designs can be made in various forms depending on the device's purpose and the required characteristics, which could be applied not only to low-voltage driving transistors but also to memory devices, integrated printed electronic circuits, and more.
In particular, the inorganic-organic hybrid insulating material developed in this study can be manufactured at room temperature or low temperatures in a non-vacuum environment, making large-scale production and large-area applications easier without the need for expensive equipment or large infrastructure. The research team believes that this material can complement the limitations of existing semiconductor processes, reduce energy and costs, and enable the production of popular and versatile electronic devices. It is also expected to contribute to the development of low-voltage driven electronic devices in various fields, including wearable devices for human attachment, medical sensors, and indoor/outdoor environmental monitoring networks.
Professor Kwon Hyuk-jin stated, "This research is expected to accelerate the miniaturization and printing process of next-generation electronic devices, laying the foundation for the flexible electronics era. Moving forward, we plan to contribute to the creation of a sustainable electronic device ecosystem through fusion research of various materials and industrial collaborations." <Pukyong Today>