초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
미래의 유비쿼터스 시대를 위한 모바일 단말기는 휴대성이 용이하도록 작고 가벼워야 한다. 따라서 제한된 크기 안에 다양한 기능을 내포하기 위해서는 현재 전자 소자가 가진 단편적인 기능을 뛰어 넘는 다기능 전자 소자의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 유기 반도체 소재를 바탕으로 현재 전자 소자가 가진 단편적인 기능을 뛰어 넘어 미래형 모바일 전자 기기에서 절실히 요구되는 다양한 기능을 한 소자에서 구현 시키는 다기능 전자 소자(Multi-Functional electronic device

□ 연구의 목적 및 내용
미래의 유비쿼터스 시대를 위한 모바일 단말기는 휴대성이 용이하도록 작고 가벼워야 한다. 따라서 제한된 크기 안에 다양한 기능을 내포하기 위해서는 현재 전자 소자가 가진 단편적인 기능을 뛰어 넘는 다기능 전자 소자의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 유기 반도체 소재를 바탕으로 현재 전자 소자가 가진 단편적인 기능을 뛰어 넘어 미래형 모바일 전자 기기에서 절실히 요구되는 다양한 기능을 한 소자에서 구현 시키는 다기능 전자 소자(Multi-Functional electronic device) 개발을 목표로 하였다. 두 가지 이상의 기능이 접목된 다음과 같은 전자 소자들을 본 연구 과제를 통해 개발 또는 성능 향상을 이루고자 하였다. (1) Photovoltaic cell+Field-effect transistor (PVFET): 태양전지 기능을 함께 가지는 전계효과 트랜지스터의 개발, (2) Photovoltaic cell+Light emitting diode (PVLED):태양전지 기능과 발광 다이오드 기능을 함께 가지는 향상된 성능의 전자 소자 개발, (3)Light emitting diode+Field-effect transistor (LEFET): 전계효과 트랜지스터와 발광 다이오드 기능이 결합된 향상된 성능의 전자 소자 개발.

□ 연구결과
1. 유기소자 성능향상에 관한 연구
• PCBM 중간층 삽입을 통해 유기태양전지 성능 향상 유도하였으며 성능향샹 매커니즘을 규명
• P3HT/PCBM Bilayer 구조를 가지고 있는 유기태양전지 제작하고 그 특성을 분석함.
• 유기(P3HT)-무기(ZnO) 하이브리드 활성층을 활용한 ambipolar FET를 솔루션 방법으로 제작하고 성능을 평가
• 점진적으로 도핑된 ZnO 전자수송층을 활용한 향상된 성능의 역구조 유기태양전지 제작 (PTB7 고분자반도체를 이용한 소자 중 최고 성능 구현)
• 발광특성을 가지는 1.6nm 크기의 Au38 nanocluster를 활용한 역구조 태양전지

2. High mobility solution-processed hybrid light emitting transistors
• 높은 전하이동도 특성을 가지고 있는 CdS를 전자 수송층으로 활용하여 유기-무기 하이브리드 LEFET를 제작하고 그 성능을 분석
• Organo metal halide perovskite 물질을 이용하여 LED와 solar cell로 구동되는 멀티 소자를 개발하고 그 성능을 분석

3. 대면적 PVFET, LEFET를 위한 소자 구조 및 전극 개선 연구
• 소자 성능 최적화 및 대면적화를 위한 신규 소자 구조 및 전극 디자인 완성

□ 연구결과의 활용계획
• 본 연구의 결과는 다기능 유기 소자 도입을 통한 미래형 전자 기기의 신 패러다임을 조성하고 전자 기기의 경량화 소형화에 직접 활용가능하다.

• 차세대 전자 소자로 부각되고 있는 유기 전자 소자 분야에서 다기능/신기능 유기 전자소자에 대한 글로벌 수준의 원천 기술 확보 및 글로벌 시장에서의 플렉시블 유기 전자 신소자 분야의 기술 선점에 활용될 수 있다.

• 동 분야는 화학, 재료공학, 기계공학, 전자공학 등 다양한 학제간의 융합을 통해 실현 가능한 대표적인 융합기술로서 국내 R&D 인프라의 교류 활성화 및 이를 통한 신학문/신산업의 창출에 활용될 것으로 기대된다.

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Recently, as demand for lightweight portable devices increases, multifunctional organic devices, which are integrated with more than two functions, are attractive because such multifunctionality gives an opportunity to achieve lightweight and portable devices by simplifying the

□ Purpose&contents
Recently, as demand for lightweight portable devices increases, multifunctional organic devices, which are integrated with more than two functions, are attractive because such multifunctionality gives an opportunity to achieve lightweight and portable devices by simplifying the design and fabrication processes. The main purpose of the research was development of novel multi-functional organic electronics devices, that was required for future mobile electronics, using organic semiconducting materials. Based on the results obtained from this project, we will contribute on establishing new paradigm of future mobile electronics. Following contents were scheduled to be performed.

(1) Photovoltaic cell+Field-effect transistor (PVFET)
(2) Photovoltaic cell+Light emitting diode (PVLED)
(3) Light emitting diode+Field-effect transistor (LEFET)

□ Result
1. Research for enhancing the unit device performance
• Enhancement of the performance of organic solar cells by introducing intermediate PCBM layer between active layer and electron transport layer.
• Development of bilayer structure organic solar cell based on P3HT and PCBM
• Ambipolar FET using organic P3HT and inorganic ZnO as a hybrid active layer by solution process
• Inverted organic solar cell using gradiently doped ZnO electron transport layer(Highest record efficiency among the organic solar cells based on PTB7)
• Inverted organic solar cell using 1.6 nm sized emissive Au38 nanocluster

2. High mobility solution-processed hybrid light emitting transistors
• Organic-inorganic hybrid LEFET using high mobility CdS as an electron transport layer.
• Multi-Functional devices (LED and Solar cells) using organo metal halide perovskite

3. Device structure and electrode modification for large area PVFET, LEFET
• Complete the design new electrode for expand active area and optimization of performance

□ Expected Contribution
• Based on research results of this project, new paradigm for further device will be emerged. In addition, the techniques obtained from this project can be directly utilized on development of light weight mobile device and flexible electronic devices.

• Global level source technologies for organic electronics which is considered as a predominant candidate of future electronic device can be secured.

• Since the research is in multidisciplinary research filed combined chemistry, materials science, electronic engineering, the results can become the fundamental base for activation of interchange of domestic R & D infrastructure and creation of new science and new industry field.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18 5. 연구결과의 활용계획 ... 21 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 21 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 22 8. 참고문헌 ... 22 9. 연구성과 ... 23 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 28 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 28 12. 기타사항 ... 28별첨1 ... 29별첨2 ... 44끝페이지 ... 52