우리대학 유연인쇄전자전문대학원 유연인쇄전자공학과 송영석 박사과정생과 서민영 석사과정생(지도교수 김태욱)이 최근 열린 ‘제 31회 한국반도체학술대회(Korean Conference on Semiconductors)’에서 KCS 2024 우수 포스터 발표상을 수상했다.

송영석 박사과정생은 P(VDF-TrFE) 강유전성 고분자 물질과 광 가교제(azide photocrosslinker, bis-FB-N3)에 UV 조사를 통해 두 물질 사이의 광 가교를 유도했다. 그 결과 P(VDF-TrFE) 박막의 강유전성을 성공적으로 제어했으며, 다양한 농도의 광 가교제를 첨가 후 트랜지스터 절연층으로 활용하여 전기적 특성을 평가했다.

특히 최근 각광받는 인간의 뇌를 닮은 뉴로모픽 연구 분야에도 이를 적용해 흥미로운 결과를 발표했다. 뉴로모픽 연구는 인간에게 들어오는 외부 정보들을 전기적 신호로 변환하여 시냅스를 통해 뇌로 전달되며 이를 모방하는 연구 분야다.

송 박사과정생은 시냅스를 통해 뇌로 전달되는 과정에서 손실되어 전달되는 신호 및 반복되는 학습 능력을 통한 시냅스의 전달 능력 강화에 대한 모방을 보여주며 높은 평가를 받았다.

이와 함께 서민영 석사과정생은 구리 나노시트를 이용한 고효율 전자파 차폐 필름 제작 후 산화 안정성을 확보하기 위한 연구를 진행했다. 2차원 단결정 구리 나노시트(Cu NSs) 필름을 제작한 후 열처리 공정을 통한 80dB 이상의 고차폐 필름을 제작했다. 그런 다음 임의로 산화반응을 진행시켜 Cu2O/Cu/Cu2O 코어쉘 구조의 필름을 형성하여 주변 환경에서의 산화로 인한 차폐 성능 저하를 방지하였다.

전자파 차폐는 30dB 이상이 되면 상업용으로 사용될 수 있다. 2차원 단결정 구리 나노시트 필름을 활용하여 전자파 차폐를 분석하면 평균적으로 약 80dB로 높은 전자파 차폐 효율을 보여준다. 하지만 구리 기반의 물질은 주변 환경으로부터 산화에 취약하여 안정성 확보가 필수적이다.

따라서, 구리 나노시트 필름을 사전에 산화시킴으로써 코어쉘 구조를 형성하여 시간 경과에 따른 주변 환경으로부터 구리 나노시트의 예측 불가한 산화를 방지하기 위해 산화 열처리 온도와 시간에 따른 연구를 진행하여 코어쉘 구조를 형성한 필름의 전자파 차폐 특성을 분석했다.

그 결과, 저온(100 ℃)에서 열처리를 진행한 Cu@Cu2O 코어쉘 필름은 평균 0.05 Ω/sq 수준의 낮은 면저항값과 80dB에 가까운 높은 차폐율 특성이 성공적으로 유지됨을 보고했다. 또한 상대적으로 높은 175℃, 5시간 산화 열처리에서는 평균 2.12 Ω/sq의 면저항값과 50 dB의 높은 전자파 차폐 효율을 보여주어 전도성을 가지면서 산화에 대한 안정성을 증명하며 산화층을 이용한 산화 방지라는 신선한 연구 결과를 제시했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 집단연구지원 기초연구실 사업, 나노커넥트 사업의 지원으로 수행되었다.