뜨거운 유기 전자소자 방열 복합소재로 식힌다

산화알루미늄 나노입자로 열 방출경로 확보, 소자수명 향상 실마리

□ 전자소자 성능 저하의 주범인 열을 잡아 소자의 수명을 늘려줄 냉각시스템이 소개됐다.

○ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 박태호 교수(포스텍 화학공학과) 연구팀이 소자 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 산화알루미늄·전도성 고분자 복합소재를 이용한 냉각시스템을 개발했다고 밝혔다.

□ 무기물 소재와 달리 유연하고 가공성이 뛰어난 유기물 소재를 이용한 유기 전자소자에 대한 수요가 증가하고 있다.

○ 하지만 유기물 소재는 열전도도가 낮아 소자 구동과정 중 내부에서 발생하는 열이 방출되지 않고 축적된다는 것이 문제였다.

□ 연구팀은 열을 잘 전도할 수 있는 산화알루미늄 나노입자로 열이 빠져나갈 수 있는 구조체를 만들고, 전도성 고분자를 침투시켜 산화알루미늄의 절연성이 전하이동을 방해하지 않도록 설계했다.

○ 열 방출경로를 확보하는 한편 소자의 작동에 미치는 영향을 최소화 한 것이다.

□ 실제 이렇게 만들어진 방열 복합소재를 페로브스카이트 태양전지*에 적용시 고온·고습 환경에서 소자의 성능이 3배 이상 향상되었다.

* 페로브스카이트 태양전지 : 페로브스카이트(ABX3) 소재를 광활성층으로 사용하는 태양전지. 우수한 광전기적 특성으로 인해 차세대 태양전지로 주목받고 있다.

□ 한편 연구팀은 페로브스카이트 태양전지 이외 유기발광다이오드나 유기트랜지스터 같은 차세대 전자소자에도 접목할 수 있도록 후속연구를 지속할 계획이다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 에너지 분야 국제학술지‘에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)’에 10월 27일 게재되었다.