초록 ▼

1. 유기물 소자(organic device)가 공기 중에서 장시간 노출되어 반복적으로 사용되었을 경우에 소자의 성능이 급격히 저하된다는 것은 잘 알려져 있다. 우리는 X선의 분광학적 방법(X-ray spectroscopic method)을 이용하여 펜타센(pentacene)에 물분자가 흡착되었을 경우의 화학적, 전자적인 분석을 통하여 성능이 저하되는 근본적인 원인을 규명하였다.
우리의 결과는 물분자가 흡착될 때 펜타센 분자와 화학적인 결합을 하지 않음을 보여준다. 그러나 그림 1.(a)와 같이 물분자가 흡착되는 시간이 길어질

1. 유기물 소자(organic device)가 공기 중에서 장시간 노출되어 반복적으로 사용되었을 경우에 소자의 성능이 급격히 저하된다는 것은 잘 알려져 있다. 우리는 X선의 분광학적 방법(X-ray spectroscopic method)을 이용하여 펜타센(pentacene)에 물분자가 흡착되었을 경우의 화학적, 전자적인 분석을 통하여 성능이 저하되는 근본적인 원인을 규명하였다.
우리의 결과는 물분자가 흡착될 때 펜타센 분자와 화학적인 결합을 하지 않음을 보여준다. 그러나 그림 1.(a)와 같이 물분자가 흡착되는 시간이 길어질수록 두 개의 최고점유분자궤도(the highest occupied molecular orbital, HOMO) 픽(peak)이 하나가 됨을 알 수 있는데, 이것은 그림 1.(b)와 같이 물분자가 펜타센 분자 사이에 확산되어 펜타센 결정에서 분자 사이의 상호작용을 약화시킴을 알 수 있었다.
이것은 다른 유기물 소자에서도 공기 중의 수분이나 다른 요소에 의해서 유기물의 결정도에 변화가 생겼을 경우에 유기물 소자의 성능이 급격히 저하될 것임을 예상할 수 있고, 이에 대한 예방책도 암시해준다.
2. 지금까지 유기물 메모리 소자의 전기적 위상전이(electrical phase transition)의 화학적, 전자적 메커니즘은 금속/유기물/금속 구조로부터 필연적으로 발생하는 금속전극의 영향 때문에 직접적인 측정이 불가능하였다.
우리는 그림 2.(a)와 같이 광전자 방출 과정(photoelectron emission proecss)에서 생겨나는 정공(hole)을 전하 운반자(charge carrier)로써 이용하여 6F-TPA PI에 주입하였다. 6F-TPA PI의 전기적 전이는 그림 2.(b)에서 증명되었고, X선의 분광학적 방법(X-ray spectroscopic method)을 이용하여 전기적 전이 전후에 O=C 결합에서 화학적인 변화가 생겼음을 알 수 있었다.
이러한 메모리 소자의 전환 방법(switching method)은 전기적 위상전이 전후의 유기물의 화학적, 전자적 메커니즘의 직접적인 측정을 가능하게 하여 궁극적인 메모리 소자 개발에 많은 기여를 할 것으로 기대한다.
3. 날로 증가하는 청정에너지의 중요성으로 인해 광전지소자(Photovoltaic device)는 많은 관심을 받고 있다.
우리는 특이한 물리적 성질과 더불어 우수한 전기적성질로 인해 많은 주목을 받고 있는 그라핀(graphene)을 이용하여 그림 3.(a)와 같이 그라핀/실리콘 구조의 광전지소자를 만드는데 성공하였다. 소자의 개회로 전압(open-circuit voltage)은 그림 3.(b)와 같이 광자(photon)의 유무에 따른 분명한 차이를 보여준다. 이 결과는 X선의 분광학적 방법을 이용하여 분석되었다. 그림 3.(c)에서 보이듯이 적게 덮인 금속/반도체 접합(low coverage metal/semi conductor junction) 전지의 개회로 전압에서도 발견되는 것과 같이 소자의 전력 전환 효율성이 그라핀/실리콘 계면에서의 접촉 장벽(contact barrier, ΦB=ΦSi-ΦG=ΔΦG)에 의해서 결정됨을 보여준다. 이 결과 는 그라핀 기반의 광전지 소자 개발에서 기본연구로써 중요한 의미를 가진다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9