| 상하이유기화학연구소, 푸란-티오펜 퀴논식 n-형 고성능 유기반도체 재료 | ||
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 최근, 중국과학원 상하이유기화학연구소 유기기능분자합성·조립화학중점실험실 리훙샹(李洪祥) 프로젝트팀은 새로운 고성능 유기반도체 재료분야에서 일련의 성과를 거두었다. 고성능 유기반도체 재료는 유기광전소자의 핵심 구성부분이며 유기광전소자의 응용 토대이다. 리훙샹 프로젝트팀은 기존의 티오펜 퀴논식(Thiophene quinone) n-형 유기 반도체에 대한 연구(Chem. Mater. 2011, 23, 1204; Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2277; Chem. Mater. 2014, 26, 5782)를 기반으로 티오펜 퀴논식 분자에 푸란(Furan) 구조단위를 도입하여 최초로 푸란-티오펜 퀴논식 n-형 유기반도체 분자를 합성하였다. 해당 화합물은 높은 전자 이전율을 나타냈는데, 해당 용액법으로 제조한 트랜지스터 디바이스의 이전율은 최대로 7.7 cm2/Vs에 달하였다. 단결정 구조 및 박막 XRD 검사 결과, 푸란-티오펜 퀴논식 분자는 박막에서 면대면(face-to-face)의 π-π 퇴적을 보유하고 있었으며 또한 π-π 퇴적 방향은 운반체 수송 방향과 일치하였다. 해당 결과는 푸란-티오펜 퀴논식 분자는 일종의 양호한 고성능 n-형 유기 반도체(Advanced Materials, 2016, 28, 5949)임을 의미한다. 도너-억셉터 공액 고분자(Donor acceptor conjugated polymer)는 일종의 중요한 고분자 반도체이며 우수한 억셉터 구조 단위의 부족은 새로운 고성능 도너-억셉터 고분자 반도체 발전의 병목이다. 프로젝트팀은 기존의 고성능 티오펜 이미드(Thiophene imide) 고분자 반도체에 대한 연구를 기반으로 비스말레이미드(Bismaleimide) 고분자를 합성하였다. 전기화학 및 흡수스펙트럼 검사 결과 해당 고분자는 유기 트랜지스터 및 유기 태양전지에서 잠재적 응용가치가 있었다. 용액 방법을 통하여 구축한 박막 트랜지스터 테스트 결과 해당 박막 소자는 고성능의 쌍극성 운반체 수송 특성을 나타냈는데, 최고 전자/정공 이동도(Electron / hole mobility)는 1.02/0.33 cm2/Vs에 달하였다. ITO/PEDOT: PSS/Polymer: PC71BM/Ca/Al 구조 기반의 태양전지 특성을 검사한 결과 비스말레이미드 고분자 전지는 높은 개로 전압 및 광전 변환 효율을 갖고 있는데, 해당 개로 전압은 약 1.0 V이고 전지의 광전 변환 효율은 6.46 %에 달할 수 있다. 이러한 결과는 비스말레이미드가 일종의 우수한 다기능 억셉터 구조 단위(Adv. Funct. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adfm.201604286)라는 것을 말해준다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201701/t20170124_4589566.shtml |
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