안종현 연세대 교수‧김수영 중앙대 교수 연구팀이 차세대 반도체 소재로 주목받는 이황화몰리브덴(MoS2) 트랜지스터를 기반으로 피부에 부착할 수 있는 얇고 유연한 디스플레이를 제작했다.

연구팀은 단단한 실리콘 및 산화물반도체 대신 이황화몰리브덴을 이용하여 높은 전기이동도를 갖는 고성능 반도체 트랜지스터를 제작함으로써, 매우 유연하고 얇은 OLED 디스플레이를 개발했다.

이황화몰리브덴은 원자가 한 겹으로 구성된 2차원 반도체 소재로써, 매우 얇고 유연하며 투명할 뿐만 아니라 전기이동도도 우수하나 대면적으로 제작할 때 발생하는 작은 결정입자, 불순물 등으로 인해 전기이동도가 저하되므로, OLED 디스플레이를 구동 할 수 있는 트랜지스터로 활용하지 못했다.

연구팀은 공정방법을 변경하여 고품질 이황화몰리브덴을 합성했고, 산화 알루미늄을 이황화몰리브덴의 앞뒤에 부착하여 다른 소재와 접촉할 때 생기는 전기 저항을 획기적으로 감소시켰다. 그 결과 기존 트랜지스터보다 성능이 약 28배 향상되고, OLED 디스플레이를 성공적으로 구동할 수 있었다.

개발된 디스플레이는 두께가 6 마이크로미터(㎛) 가량으로 머리카락보다 얇다. 매우 유연하며, 90도 이상의 각도로 여러 차례 접거나 피부에 부착한 채 몸을 움직여도 안정적으로 작동했다.

안종현 교수는 “그동안 실질적으로 활용되기 어렵다고 여겨졌던 이황화몰리브덴 기반의 반도체가 플레서블, 웨어러블 디스플레이에 적용될 수 있음을 증명한 것”이라며 “이 기술이 피부‧옷에 부착하는 헬스 모니터링 시스템을 비롯하여 의료‧스포츠 등에서 다양하게 활용되길 기대한다”고 말했다.