▲ 조현우 연구원(석박사통합과정)

 본교 화공생명공학과 강문성 교수 연구팀은 자기 이온성 액체 기반의 전해질의 마이크론 수준의 해상도로 패터닝하고, 이를 통해 트랜지스터의 채널에서 1 mm 이상 떨어진 곳에 위치한 게이트 전극으로도 안정적으로 그래핀 트랜지스터를 구동할 수 있는 새로운 방법론을 발표하였다.

전해질 기반 동평면 게이트 트랜지스터(coplanar-gating transistor)는 전해질 층의 전하 이중층(electric double layer, EDL) 형성을 활용하여 일반적인 구조의 트랜지스터와 달리 다른 전극들과 동일한 평면에 위치한 게이트 전극을 갖는 독특한 구조를 갖는다. 이는 소자 제작 과정을 간소화하는 장점이 있으며, 얇고 투명하게 제작이 가능하여 웨어러블 장치를 위한 바이오, 압력 센서 등에 사용된다. 그러나, 전해질 내 이온의 이동을 기반으로 동작하는 특성 때문에 채널과 게이트 전극 사이의 거리가 멀어질수록 고주파수에서 응답속도가 현저하게 감소하는 단점을 갖고 있다.

연구팀은 이온성 액체 기반의 전해질 패터닝 방법과 다수의 플로팅 전극을 도입하여 이온성 전해질 층을 여러 개로 분할시킴으로써 이온의 실질적 이동거리를 감소시켰다. 그 결과 1 mm 이상의 먼 거리에서도 고주파수에서 응답속도가 감소하지 않음을 확인하였다. 본 연구결과는 차세대 웨어러블 디바이스 및 센서 개발에 기초가 될 것으로 기대되며 그 중요성을 인정받아 국제 학술지인 ACS Applied Materials & Interfaces (IF= 8.758)에 게재되었다. 

연구실 홈페이지:  https://sites.google.com/view/mskanggroup/
논문 제목: Ionically Connected Floating Electrodes for Long-Distance (>1 mm) Coplanar-Gating Graphene Transistors
논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c21663