초록 ▼

위 연구의 최종 목표는 유기 반도체 단결정 TMTSF를 활성층으로 하는 전기장효과 트랜지스터 (OFET)를 이용하여 온도 전기장 (이송자 밀도) 자기장 등 다양한 환경조건에서 전기적 특성연구를 통해 유기 반도체의 고유한 전기전도 메커니즘을 연구하는 것 이다. 진보된 전기 및 광학적 특성을 갖는 유기반도체 소자의 개발을 위한 중요한 기반이 될 것이며 이에 본 연구진은 OFET 소자에 쓰이는 패럴린폴리머 유전체 박막의 전기적 기계적 특성분석 등 기반 연구를 시작으로 위 연구 목표를 체계적으로 달성 하고자 하였다. 주요 연구결과는 SCI

위 연구의 최종 목표는 유기 반도체 단결정 TMTSF를 활성층으로 하는 전기장효과 트랜지스터 (OFET)를 이용하여 온도 전기장 (이송자 밀도) 자기장 등 다양한 환경조건에서 전기적 특성연구를 통해 유기 반도체의 고유한 전기전도 메커니즘을 연구하는 것 이다. 진보된 전기 및 광학적 특성을 갖는 유기반도체 소자의 개발을 위한 중요한 기반이 될 것이며 이에 본 연구진은 OFET 소자에 쓰이는 패럴린폴리머 유전체 박막의 전기적 기계적 특성분석 등 기반 연구를 시작으로 위 연구 목표를 체계적으로 달성 하고자 하였다. 주요 연구결과는 SCI 저널에 계제된 결과만을 중심으로 다음과 같이 3개로 요약할 수 있다.
- OFET 소자에서 유전물질(dielectric layer)로 쓰이는 패럴린의 표면의 성장에 따르는 거침(roughness) 연구
단결정 OFET소자 제작에 있어서 폴리머는 소자의 기판뿐만 아니라 게이트용 유전물질로도 쓰인다. 따라서 질 좋은 폴리머박막의 제조는 이 프로젝트의 중요한 한 축을 이루고 있다. 진공증착으로 기른 폴리머 계면의 통계적 구조적인 특성을 유체에서 발견되는 와류(turbulene)의 관점에서 분석하였다. 상관한수에서 발견된 확장된 자기복제(self-similarity)적인 성질을 통하여 서로 떨어진 공간의 크기에 따른 두 가지 종류의 multiscaling이 존재함을 밝혀냈다. 이는 와류에 있어서 속도의 요동과 매우 유사한 특성이다. 위 논문은 폴리머에서 계면의 통계적인 그리고 구조적인 특성이 유체에 있어서 와류와 닮았음을 보여주는 최초의 결과이다. 유체의 와류와 폴리머 계면의 형성이 물리적으로 매우 다르다는 점을 고려하면 통계적 구조적 특성이 비슷하다는 위 결과는 매우 놀라운 발견이다 (Physical Review E 87, 032402 (2013) 계제).
- 폴리머 박막의 성장메커니즘 연구
Si/SiO₂ 위에 형성하는 폴리머 박막(Poly(chloro-p-xylylene))의 초기 성장메커니즘을 원자힘 현미경 (AFM)으로 얻은 계면의 프로파일에 동력학적 거침에 대한 스케일링 이론을 적용하여 연구하였다. 분석에 의하면 계면의 폭과 상관거리는 3차원 성장 모드로 전이됨에 따라 줄어든 반면 거시적인 거침계수( a ) 와 국부적인 거침 계수 ( a_loc)는 각각 1.39와 0.74로 유지되었다. 거침계수가 a_s>1 인 영역에서 얻은 스케일링 형태는 a = a_s ≠ a_loc로 주워졌으며 이는 소위 초거침과정으로 분류할 수 있으나 각각의 파라미터의 값들은 잘 알려진 국부적인 성장이론에서 제시하는 것들과는 매우 다르다. 이런 비정상적인 스케일링특성과 동력학적 거침에서 발견된 전이현상은 폴리머성장에 있어서 화학적인 반응에 의한 결집(응집)이 분자간의 상호작용의 미세한 변화에 기인 한다는 것을 의미 한다 (Journal of the Physical Society of Japan 80, 124602 (2011) 계제).
- 산소플라즈마를 이용한 패럴린의 표면개질이 박막의 기계적 화학적인특성 변화에 끼치는 영향연구
태생적으로 소수성인 폴리머 표면을 산소플라즈마를 이용하여 기능화 시켰으며 AFM, XPS, 접촉각 측정을 통해표면의 기계적 화학적인 변화를 체계적으로 연구하였다. 고 분해능 C 1s XPS 스펙트럼에 의하면 대략 5개중 3개의 수소 탈착된 본드가 알데하이드와 카복실릭산에 의해 동등하게 채워진다. 또한 플리즈마에 의해 식각되는 동안 표면은 좁쌀모양의 규칙적적인 나노구조를 형성하며 처리시간에 따라 그 크기와 주기성이 자라게 된다. 연구 결과에 의하면 다량의 카보닐그룹을 함유하는 좁쌀모양을 갖는 나노구조의 크기와 그 주기(wavelength)가 균형을 이루면서 표면에서 카보닐그룹의 농도를 일정하게 유지한다. 이는 위 물질의 플라즈마 처리시간에 따르는 표면 적심(wetting)현상을 명확히 설명한다. (Applied Surface Science, 303, (2014), 344-349)