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Kafe 바로가기주관연구기관 | 인하대학교 산학협력단 InHa University |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-04 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO201500004049 |
과제고유번호 | 1711002756 |
사업명 | 중견연구자지원 |
DB 구축일자 | 2015-05-23 |
키워드 | 공액 고분자.유기 반도체.블록공중합체.자기 조립.상분리.유기전계효과트랜지스터.유기태양전지.양극산화알루미늄.잉크젯 프린팅.π-Conjugated Polymer.Organic Semiconductor.Block Copolymer.Self-Assembly.Phase Separation.Organic Field-Effect Transistor.Organic Photovoltaics.Anodized Aluminum Oxide.Inkjet Printing. |
DOI | https://doi.org/10.23000/TRKO201500004049 |
연구의 목적 및 내용
(1) 공액형 올리고머, 고분자 유기반도체 합성, 성형 박막 내 자기정렬 구조 제어를 통한 결정구조 및 배향성 개선, 이를 활용한 고성능 플렉시블 일렉트로닉스 핵심기술 개발.
(2) 공액형 블록공중합체의 성분/조성 변화와 유기용매 및 기질친화도 제어가 최종 자기조립 나노 구조체 공액결정 구조 및 배향에 미치는 영향 체계적 연구.
(3) 공액형 유기반도체 소재 잉크화 및 안정화, 필름구조 최적화 제어기술을 바탕으로 대면적・저비용 플렉시블 고성능 유기전계효과 트랜지스터 및 유기태양전지 소자개발.
연구의 목적 및 내용
(1) 공액형 올리고머, 고분자 유기반도체 합성, 성형 박막 내 자기정렬 구조 제어를 통한 결정구조 및 배향성 개선, 이를 활용한 고성능 플렉시블 일렉트로닉스 핵심기술 개발.
(2) 공액형 블록공중합체의 성분/조성 변화와 유기용매 및 기질친화도 제어가 최종 자기조립 나노 구조체 공액결정 구조 및 배향에 미치는 영향 체계적 연구.
(3) 공액형 유기반도체 소재 잉크화 및 안정화, 필름구조 최적화 제어기술을 바탕으로 대면적・저비용 플렉시블 고성능 유기전계효과 트랜지스터 및 유기태양전지 소자개발.
공액 고분자기반 블록공중합체 분자설계, 결정성장 및 정밀 나노구조 제어를 통한 다차원 공액구조 구현 및 다양한 유기 일렉트로닉스 소자 응용을 위한 세부 연구내용은 다음과 같음.
(1) 고기능・고성능 폴리티오펜, poly(3-alkyl thiophene) 기반 고분자 및 블록공중합체 정밀 중합
(2) 공액 고분자 및 블록공중합체의 자기조립 미세 상분리 거동 규명
(3) 다공성 나노구조체 내 공액 블록공중합체 자기조립 구조 정밀제어 및 일렉트로닉스 응용
(4) 잉크젯 프린팅 공정을 통한 플렉시블 고성능 고분자기반 OFET 개발
(5) 공액 고분자기반 자기조립 나노구조체를 이용한 고효율 태양전지 개발
연구결과
(1) 고기능・고성능 폴리티오펜, poly(3-alkyl thiophene) 기반 고분자 및 블록공중합체 정밀 중합
(고성능 유기반도체 소재 확보: OFET기반 전하이동도 > 0.3 ㎠/Vs, 점멸비 >106)
▫ 정밀 고분자설계: 분자량 3.0~30 kDa; 분자량분포 < 1.3, 분자규칙성 >95%
▫ 기능성 말단 및 측쇄 도입된 블록공중합체 합성: 부피분율 0.1~0.9; 분자량 분포 <1.3
(2) 공액 고분자 및 블록공중합체의 자기조립 미세 상분리 거동 규명
▫ 조성변화에 따른 미세 상분리 실린더 및 라멜라 모폴로지 구현.
▫ 다공성 AAO 템플레이트 제작(경사각 60~90˚; 깊이 20nm~200μm; 직경 30~ 300nm).
(3) 공액 블록공중합체 자기조립 구조 정밀제어 및 일렉트로닉스 응용
▫ 나노와이어(직경 >30nm; 길이 >10μm) 분산 용액 제조 및 프린팅기반 트랜지스터 개발.
(4) 잉크젯 프린팅 공정을 통한 플렉시블 고성능 고분자기반 OFET 개발
▫ 전하이동도 >0.3 ㎠/Vs, 점멸비 >106, 문턱전압변화(ΔVth) <±1V (@ VDS= -40V)
(5) 공액 고분자기반 자기조립 나노구조체를 이용한 고효율 태양전지 개발
연구결과의 활용계획
본 연구결과는 공액형 저분자, 고분자 및 블록공중합체 유기반도체 소재를 활용한 프린팅기반 고성능 트랜지스터 및 태양전지관련 다수의 핵심 요소기술을 포함하고 있으며, 화학, 재료, 물리학, 전자공학, 화학공학 등 다양한 학문이 융합되어 있음. 소재, 소자 제작 및 평가, 분석이 체계적으로 이루어져 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 유기 일렉트로닉스관련 학문의 이해의 폭을 증대시킬 수 있으리라 기대됨.
특히 세계수준 대비 아직은 격차가 있는 현 국내 기술적 문제점들이 본 연구를 통한 해소(절연층/활성층 표면제어)되어, 향후 플렉시블 OLED기반의 디스플레이를 비롯하여 전자종이, 액정디스플레이, 수동형 RFID 태그, 디지털 X-선 디텍터 등의 분야로 확대적용이 가능하리라 예상됨.
본 연구결과 중 고분자-산화물 하이브리드 절연층 박막의 경우, 유기반도체 활성층에 최적의 전하이동층을 유도시킬 수 있어, 낮은 구동전압에서도 고이동도의 유기박막트랜지스터를 구현할 수 있어, 플렉시블 일렉트로닉스 분야에 파급효과가 클 것으로 기대함.
Purpose&contents
(1) Well-controlled Synthesis of π-conjugated polythiophene-based polymers and block copolymers for advanced flexible organic electronic applications. Using these organic semiconductors, Control of crystalline structure and π-conjugated direction in various self-assembled morphol
Purpose&contents
(1) Well-controlled Synthesis of π-conjugated polythiophene-based polymers and block copolymers for advanced flexible organic electronic applications. Using these organic semiconductors, Control of crystalline structure and π-conjugated direction in various self-assembled morphologies and its applications.
(2) Effect of organic solvent and substrate compatibility of p-conjugated block copolymers with different components and compositions on π-conjugated crystal structure and orientation.
(3) Expansion of organic electronic applications including various self-assembled nanostructures of π-conjugated block copolymers on substrates and in well-controlled nanopores.
(4) Fabrication of large scale, low cost, flexible high-performance organic-field effect transistors and organic photovoltaics based on optimized phase-separated structures of π-conjugated block copolymers with inkーjet processings.
Result
Organic electronic applications based on π-conjugated block copolymers:
(1) Synthesis of High-function and -performance polythiophene-based polymers and block copolymers
▫ Well-controlled polymer design: molecular weight 3.0~30kDa, molecular weight distribution(MWD) < 1.3, regioregularity >95%
▫ Introduction of block segments with functional ends or side-chains: volume fraction 0.1~0.9, MWD<1.3
(2) Determination of self-assembled phase-separation behaviors of π-conjugated polymers
▫ Phase-separated cylinders and lamellae depending on compositions in block copolymers
▫ Fabrication of porous anodized aluminum oxide nanotemplates (slope 60~90˚, depth 20~200μm, diameter 30~300nm
(3) Well Control of Self-assembly of pi-conjugated block copolymers in porous nanostructures and its electronic applications.
(4) Fabrication of flexible high-performance OFETs with ink-jet printing
▫ Field-effect mobility >0.3 ㎠/Vs, on/off ratio > 106, ΔVth <±1V (@ VDS=-40V)
(5) Fabrication of high-efficiency organic photovoltaics based self-assembled nanostructures of π-conjugated block copolymers
Expected Contribution
This proposal contains synthesis of pi-conjugated block polymers, its organic electronic application, the development of a large-scale solution processing, based on backgrounds of chemistry, materials and science, physics, electronics, chemical engineering, etc.
In addition, the characterization of pi-conjugated self-assembled structures will be performed with high resolution tools including AFM, TEM, and GIXD techniques.
This study will provide understanding of π-conjugated block copolymer self-assembly under various environmental conditions, broadly contributing to the advanced organic electric applications containing flexible display, E-paper, LCD, passive RFID tag, digital X-ray detector, sensor, etc.
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
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키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
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