김동유 GIST교수팀, 고성능 유기 박막 전자소자 구현 고분자 응집 형태 규명

국내 연구진이 공액 고분자의 응집 형태에 따른 유기 반도체 소자 효율 차이를 규명했다. 고성능 유기 박막 트랜지스터 구현에 기여할 것으로 예상된다.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 김동유 신소재공학부 교수팀이 유기발광다이오드(OLED), 유기태양전지(OPV), 유기 트랜지스터(OFET) 등 다양한 고성능 유기박막 반도체 소자에 적용하는 고분자의 응집 형태와 소자 성능의 원인을 확인했다고 6일 밝혔다.

유기 반도체 물질인 공액 고분자는 용액 공정으로 비용을 절감할 수 있으며 가볍고 유연한 웨어러블 전자 소자에 적합해 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 하지만 무기 반도체 기반 트랜지스터 보다 성능이 낮아 상용화에 어려움을 겪고 있다. 웨어러블 전자소자의 상용화를 위해 고분자 재료 성능 향상의 원인을 밝히는 연구가 필요한 상황이다.

김 교수팀은 입체적 차이를 갖는 고분자를 합성한 뒤 다양한 분석을 통해 필름 상태에서 고분자간에 완전하게 겹쳐져 붙는 H-어그리게이션과 X자 모양으로 빗겨 형성되는 X-어그리게이션 형태의 존재를 확인했다. 전자구름의 겹침과도 밀접하게 연관돼 소자 성능에 영향을 준다는 사실을 밝혀냈다.

또 서로 다른 종류의 고분자 응집 형태는 유기 박막 제조 방식으로 제작한 유기 박막 트랜지스터에서 매우 큰 차이의 전하 이동도를 보였다. 이를 통해 전하 이동에 적합한 고분자 응집 형태가 있다는 점을 규명했다.
김 교수는 “이번 연구는 기존 다양한 박막 소자성능의 원인 해석에서 한발 짝 더 나아가 소자 효율 차이를 이해할 수 있는 새로운 구조 방법을 제시했다는 데 의의가 있다”라고 말했다.

김동유 GIST 교수.
김동유 GIST 교수.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com