초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은, 유기 반도체 내부 메커니즘 규명의 미비로 인한 효율적 소자 활용의 한계를 해결하고, 상용 가능한 고효율 소자 개발을 하고자 하는데 있었다. 본 연구에서는 반도체 물리를 기반으로 접근하는 기존의 방법과는 달리, 낮은 전도성과 분극현상에 주목한 유전체 물리를 기반으로 하여 차별적인 해석을 시도하였다. 2차 비선형광학 측정법(Second Harmonic Generation:SHG)에 의해 시간분해능, 수직/수평축의 3차원으로 전장을 분석하여 전하의 이동 메커니즘을 직접적으로 관측 규명하였

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은, 유기 반도체 내부 메커니즘 규명의 미비로 인한 효율적 소자 활용의 한계를 해결하고, 상용 가능한 고효율 소자 개발을 하고자 하는데 있었다. 본 연구에서는 반도체 물리를 기반으로 접근하는 기존의 방법과는 달리, 낮은 전도성과 분극현상에 주목한 유전체 물리를 기반으로 하여 차별적인 해석을 시도하였다. 2차 비선형광학 측정법(Second Harmonic Generation:SHG)에 의해 시간분해능, 수직/수평축의 3차원으로 전장을 분석하여 전하의 이동 메커니즘을 직접적으로 관측 규명하였다. 맥스웰-와그너 모델링을 통하여 유전체 물리 접근법의 타당성을 입증하고, 광학적 관측법을 통하여 고효율 유기반도체 소자 구현을 위한 바탕을 마련하였다.

□ 연구결과
차세대 디바이스로 주목받고 있는 유기 반도체 소자 내부의 전하 이동 메커니즘을 규명하는 것은 중요하다. 본 연구는, 소자 변이 메커니즘 규명에 있어서, 기존의 반도체 물리 접근법에서 벗어나, 낮은 전도성과 분극현상을 근간으로 한 유전체 물리를 이용하여 차별적 해석을 시도하였고, 2차 비선형광학 측정법(Second Harmonic Generation:SHG)에 의해 시간분해능, 수직/수평축의 3차원 전장을 분석하여 전하의 이동을 분석하였다. 이는, 전하의 다이너믹한 물리적 특성 및 소자의 효율을 저해하는 트래핑 효과를 규명하는데 기여할 하였고, 맥스웰-와그너 모델링을 통하여 유전체 물리 접근법의 타당성을 입증하며, 광학적 관측법을 통하여 고효율 유기반도체 소자 구현에 근간을 마련하였다. 이를 바탕으로,유기 반도체 디바이스에 적합한 물리 이론을 정립 하였고, 광학적 측정 및 전기적 측정법 그리고 유전체 물리에 바탕을 둔 모델링을 이용하여 전하의 세밀한 이동 메커니즘을 물리적, 수학적 모델로 재해석 하였다.

1차년도
○ 적층형 구조 유기반도체 소자의 전하 메커니즘 규명
○ 2차 비선형광학 SHG법을 이용한 3차원 전장 관측법 구상 및 설계

2차년도
○ 유기트랜지스터 소자의 전기적/ 광학적 특성 연구
○ 다이너믹한 전하의 이동 및 3차원 전장 관측을 통하여 유기트랜지스터 소자 내 전하 이동 메커니즘 규명
○ 유전체 물리에 기반한 맥스웰-와그너 모델링을 유기트랜지스터에 적용

3차년도
○ 그래핀 소재로 전극을 대체하여 그래핀/유기반도체 계면에서 연구
○ 탄소 집합 쇼트키 접합 특성 및 계면 특성을 2차 비선형광학SHG법을 이용하여 관측
○ 유전체 물리에 기반한 맥스웰-와그너 모델링
○ 고효율 유기반도체 소자 구현을 위한 분석

□ 연구결과의 활용계획
본 연구 결과는 소자 효율 향상 및 그 응용 메커니즘의 명확한 구현에 있으며, 이는 유기 반도체 물리 이론에 새로운 패러다임을 이끌 것이라 기대한다. 전하 소자 메커니즘의 명확한 이해는 유기물 평판 디스플레이 산업에 큰 효율을 부여하며, 다양한 연관 산업 발전에 혁신적인 효과를 이끌어 낼 것이다. 선행된 다양한 기초 연구를 기반으로 본 연구는 견고한 학문적 당위성을 갖고 있으며, 반도체 물성 관련 원천 기술 축적 및 응용 기술 개발에 근간이 될 것이고, 이는 차세대 디스플레이 소자에 적합한 물리 이론의 정립 및 기존 소자 활용의 한계를 (예, 디스플레이 소자의 효율 및 수명) 넘어 서고자 갈망하는 학계와 산업계에 토양과 갖은 역할을 할 것이다.

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Using optical SHG measurement and Maxwell-Wagner Modeling, carrier transport is studied for development of high efficient injection-type organic devices, i.e., high mobility OFETs and high efficient OLEDs
◉ The three key topics;
▶ Analysis and visualization of carrier tr

□ Purpose&contents
Using optical SHG measurement and Maxwell-Wagner Modeling, carrier transport is studied for development of high efficient injection-type organic devices, i.e., high mobility OFETs and high efficient OLEDs
◉ The three key topics;
▶ Analysis and visualization of carrier transport in organic devices as a dielectric polarization propagation phenomenon by optical SHG
▶ Modeling of organic devices using the Maxwell-Wagner effect model analysis
▶ Improvement of carrier injection by using advanced materials, graphene and other materials

□ Result
The MW effect model analysis is based on Maxwell’s equation, and it is available for analyzing many organic devices, such as Organic Field Effect Transistor, organic light emitting diod and Organic solar cells. This is so-called dielectric physics approach and different from the semiconductor device physics approach, but very effective for analyzing organic devices, generally comprised of materials with a large energy gap and a very low intrinsic carrier density. For analyzing devices, I focus on the electric field arising from injected carriers and mobile carriers, and EFISHG is used as a tool for its detection. I will demonstrate the charge mechanism in organic semiconductor device by using the EFISHG and time-resolved EFISHG measurement, and the vertical and horizontal carrier motion in organic devices is explored accordingly in terms of device structure.

First year
○ Ｍetal-Insulator-metal devices as a reference sample.
○ Optical setup for the 3-D SHG measurement with vertical electric field

Second year
○ Evaluation of the charging mechanism with organic field effect transistor based on electrical and optical measurement systems.
○ Analysis of transport mechanism as time-resolved SHG and 3-D SHG measurements
○ The analysis of organics field effect transistor based on the MW effect model

Third year
○ Fabrication of graphene/organic semiconductor device
○ Study on Schottky junction of all carbon device and interface characteristics using
SHG measurement
○ Analysis of MW effect model
○ Study of development of highly efficient organic semiconductor device

□ Expected Contribution
The successful accomplishment of this project will provide a thorough physic of organic devices based on dielectrics physics approach. It may provide a new way for designing organic devices, on the basis of　theory that differs from semiconductor device physics. The successful accomplishment of this project will be effective for advancing and developing flexible device as the next generation to convenience life style, and contribute to the development of electronic and optoelectronic organic devices based on organic physics. Furthermore probing the electric field is a fundamental issue and this is also common for all devices including devices using inorganic materials. It will great contribute full understanding of organic device physics, and give an impact to scientific community, including universities, research laboratories and manufacturing companies.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 13
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 14
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 8. 연구성과 ... 15
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 16
• 11. 기타사항 ... 18
• 끝페이지 ... 18