Graphene TFT를 이용한 촉각소자 개발

Abstract

촉각센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 요즘, 특히 신소재를 이용한 촉각센서가 다양하게 연구되고 있다. 나노 소재중 하나인 graphene은 transistor로서 많은 연구에 이용되고 있다. 좋은 conductivity와 ambipolar 한 특성 과 같은 graphene의 특징을 이용한 소자는 gas detector, pH sensor 등 다양한 소자에 사용되어 연구되어지고 있다. 하 지만 이런 소자가 압력, 혹은 촉각 소자로서는 연구가 많이 되지 않고 있는 실정이다. 또한 촉각 센서를 개발하는데 있어 센서가 투명하기 위해서 나노 소재를 이용하는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 현실을 반영하여 본 연구에서는 graphene transistor를 이용한 촉각 소자를 개발했다. 종래의 대부분의 촉각소자들과는달리 압력의 계속적인 증가에 대해서 출력신호의 크기가 증가한 후 다시 감소하는 모양, 즉 펄스모양을 가지며, 압력의 크기가 변화하는 순간에 펄스가 뜨는 이러한 소자는 인체 촉각소자에서도 FA형에 해당한다. 또한 spacer hole의 크기에 따라 sensitivity와 sensing range 조절이 가능하여 압력 감지재료 의 물성에 의해 sensitivity가 고정되는 piezoelectric 방식보다 우수하다. 제작된 graphene transistor를 이용하여 기본적인 doping효과, back gate voltage sweep등의 특성을 분석하였다. 그 후 이를 이용한 촉각 소자를 개발하여 기본적인 압력에 대한 pulse 출력 특성, 반복 측정, 그리고 top gate voltage에 따른 pulse 변화특성까지 확보하였다. 본 논문에서는 graphene transistor를 이용하여 pulse 형태의 출력 신호를 가지는 촉각 소자를 소개하고자 한다.