임성일 교수, 세계최초의 투명 CMOS 인버터 소자 및 디스플레이 개발 ‘Advanced Functional Materials’지 속표지논문 게재 자동차 앞 유리 전체가 디스플레이어로 변해 내비게이션 화면을 보여준다면? 투명하던 안경이 텔레비전으로 변한다면? 이러한 상상 속의 모습이 현실에서 구현될 전망이다. 물리학과 임성일 교수 연구진(BK21 물리 및 응용물리 사업단)은 최근 투명박막 트랜지스터를 적용한 투명 CMOS 인버터 소자를 세계최초로 개발했다. CMOS 인버터 소자란 p-형 반도체 채널과 n-형 반도체 채널을 가진 두 개의 트랜지스터를 직렬로 연결하여 증폭기 등의 아날로그 회로나 전자계산기 등의 디지털 논리회로를 구현할 수 있는 필수 단위 소자이다. 이제까지의 전 세계 투명소자 연구는 n-형 반도체 트랜지스터에 국한했다. 임 교수 연구진은 n-형 반도체 물질로써 산화아연 박막을, 그리고 p-형 물질로써는 유기 물질인 펜타센 박막을 상온 증착하였으며 투명전극을 사용하여 전체가 투명한 CMOS 인버터 소자를 유리 기판 위에 세계 최초로 구현하였다. 따라서 이제는 투명 디스플레이를 위한 구동 소자뿐 아니라 디스플레이의 주변 회로까지도 투명하게 제작할 수 있게 된다. 투명 소자 회로의 발전 속도에 따라 앞으로는 투명 컴퓨터까지도 예상할 수 있다. 이러한 소자는 미래형 유비쿼터스 소자이며 세계 최초로 보고된 투명 CMOS 소자로써 빛을 투과하면서도 3V의 저 전압에서 안정적으로 동작함이 특징이다. 또한, 유기 반도체와 무기 반도체를 함께 사용하는 유기/무기 하이브리드 소자를 구현하였다는 점에서 소자 연구의 독창성을 보여주고 있다. 임 교수의 연구 결과는 “Transparent Photo-Stable Complementary Inverter with an Organic/Inorganic Nanohybrid Dielectric Layer”라는 제목으로 재료공학 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’지(인용지수 7.49)에 2월 27일 온라인으로, 3월 10일에는 속 표지논문으로 게재됐다. 유기 발광 디스플레이 구동용 산화아연 투명 트랜지스터 개발 ‘Nature Asia Materials’지 하이라이트, ‘Advanced Materials’지 게재 한편, 임 교수의 투명 소자 연구는 투명 CMOS 개발 이외에도 산화아연 박막 트랜지스터를 이용한 투명 유기 발광 디스플레이 개발까지 진척되어 투명 CMOS 개발과 동시에 또 다른 주목을 받았다. 재료공학분야와 응용물리학의 권위지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’지(인용지수 8.2) 2월 9일자에서는 “Transparent and Photo-stable ZnO Thin-film Transistors to Drive and Active Matrix Organic-Light-Emitting-Diode Display Panel”라는 제목으로 임 교수의 연구결과를 게재했다. 또한 이 내용은 3월 10일자 ‘네이처 아시아 머티리얼즈 매거진(Nature Asia Materials Magazine)’의 Feature Highlight(Oxide electronics: Transparent success)로 소개되어 연구자들의 눈길을 끌었다. 이 연구논문은 한국 전자통신연구원과의 공동연구 성과로서 임 교수가 책임저술한 논문이며, 투명한 산화아연 박막 트랜지스터로 유기 발광 소자들을 구동시킬 때의 발광 투과도를 60% 이상으로 끌어올렸다는 점에서 학계와 산업계의 주목을 받았다.