전북대학교 물리학과 안상민 교수와 최형국 교수 연구팀(연구원 김광명, 라수연, 양찬욱, 이재현)이 경북대학교 물리학과 조명래 교수팀과 공동으로 유연 전자소자에 적합한 금(Au) 박막의 최적 두께를 찾아냈다.
이번 연구 성과는 물질 코팅 및 필름 분야 세계적 권위 학술지인 『Applied Surface Science』 최신호(2025년 3월 8일자)에 게재됐다.
12일 전북대에 따르면 연구팀은 다양한 두께(5~100nm)의 금 박막을 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 기판 위에 형성한 후 원자힘 현미경(AFM)과 주사전자현미경(SEM)을 이용해 나노스케일에서 기계적.전기적 특성을 분석했다.
연구 결과, 금 박막의 두께가 10nm 이하로 얇아지면 전류가 흐를 수 있는 경로가 끊어져 전기적 성능이 크게 떨어졌다. 반면에 25nm 이상의 박막에서는 전기적 전도성과 기계적 안정성이 모두 우수한 것으로 나타났다.
특히 금 박막을 구부렸을 때 발생하는 저항 변화를 측정해 곡률 반경이 3.5mm 이상일 경우 박막의 전기적 성능이 안정적으로 유지된다는 사실도 확인했다. 이는 금 박막이 웨어러블 디바이스나 바이오센서와 같은 유연한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있음을 알아낸 것이다.
이번 연구는 유연 전자소자의 핵심 구성 요소인 금속 박막의 두께와 전기·기계적 특성 간의 상관관계를 체계적으로 분석해냈다는 데 중요한 의미를 지닌다. 연구진은 이를 기반으로 향후 유연 디스플레이, 바이오센서, 신축성 배터리 등의 분야에 널리 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구 책임자인 안상민 교수는 “이번 연구는 유연 전자소자의 핵심 부품인 금 박막의 최적 두께를 규명한 데 의의가 있다”며 “향후 나노스케일에서 기계 및 전기적 특성을 더욱 정밀하게 분석해 차세대 유연 전자소자의 성능을 극대화하는 연구를 지속할 계획”이라고 밝혔다.
/장은성 기자
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