초록 ▼

연구개요
- 본 연구의 최종목표는 유기 반도체를 이용하여 전기적으로 펌핑되는 레이저 다이오드의 구현이다. 다양한 종류의 유기 염료의 개발과 함께 유기물을 이용한 광 증폭에 대한 연구가 진척되어왔으나, 여전히 유기 반도체를 이용하여 좁은 파장영역 내에서 고밀도의 빛을 증폭시키는 데에는 여러 가지 복합적인 어려움이 따른다.
- 본 연구는 유기 레이저 다이오드 연구를 위해 “1) 다양한 재료를 이용한 에너지 전달 구조 설계”, “2) 높은 전하 이동도 달성 및 광학 공명 구조 도입을 위한 패터닝 기술 접목”, “3) 들뜬자 상

연구개요
- 본 연구의 최종목표는 유기 반도체를 이용하여 전기적으로 펌핑되는 레이저 다이오드의 구현이다. 다양한 종류의 유기 염료의 개발과 함께 유기물을 이용한 광 증폭에 대한 연구가 진척되어왔으나, 여전히 유기 반도체를 이용하여 좁은 파장영역 내에서 고밀도의 빛을 증폭시키는 데에는 여러 가지 복합적인 어려움이 따른다.
- 본 연구는 유기 레이저 다이오드 연구를 위해 “1) 다양한 재료를 이용한 에너지 전달 구조 설계”, “2) 높은 전하 이동도 달성 및 광학 공명 구조 도입을 위한 패터닝 기술 접목”, “3) 들뜬자 상태의 선택적 제어를 위한 첨가제 도입”, “4) 유기분자 배열 분석 및 제어”를 세부목표로 설정하였다.

연구 목표대비 연구결과
1) 다양한 재료를 이용한 에너지 전달 구조 설계
- 반도체 특성을 나타내는 유기물 중 하나인 카르바졸(carbazole)계열의 액상 유도체와 유기 레이저 염료의 배합을 통해 효과적인 에너지 전달 구조를 설계하였다.
- 설계에 사용된 다양한 종류의 레이저 염료 중 플루오렌(fluorene) 계열의 저중합체 (oligomer)를 이용하여 광학적 펌핑에 의한 레이저 구동 시연에 성공하였다.
2) 높은 전하 이동도 달성 및 광학 공명 구조 도입을 위한 패터닝 기술 접목
- 비전통적 패터닝 기술을 응용하여 고분자 기반의 다양한 광학 공명 구조체를 제작하였고, 이를 이용하여 광학적 펌핑에 의한 레이저 구동 시연에 성공하였다.
- 패턴이 형성된 고분자막을 지지기판에서 분리시켜 다양한 응용소자(산화물 기반 전기변색소자, 유기물 기반 트랜지스터, 유기물 기반 인버터)의 제작 및 시연에 성공하였다.
3) 들뜬자 상태의 선택적 제어를 위한 첨가제 도입
- 활성 혼합물 내에 산소가 첨가제로 도입되었을 때, 트리플렛(triplet) 들뜬자를 선택적으로 억제시킬 수 있음을 밝혀내었다.
- 산소 첨가제를 도입하고 광학적 펌핑에 의한 여기속도를 높여, 유사 지속파 (continuous wave) 방식의 레이저 시연에 성공하였다.
4) 유기분자의 배열상태 및 분자막 구조의 형성과정 분석
- 주사형 탐침 현미경(scanning tunneling microscopy)을 이용하여 금속 표면 위에서 탄화수소분자의 배열상태 및 분자막의 비대칭적 구조형성에 대해 분석하였다.

연구개발결과의 중요성
- 효율적인 에너지 전달 구조를 가지는 유기물 배합은 레이저를 비롯한 다양한 유기소자 제작에 응용될 수 있다. 특히 액상 반도체의 경우 고상에서 구현하기 힘든 유동성을 가지고 있으며, 유체의 특성상 부분적인 소재의 교체가 용이하여 웨어러블(wearable) 소자 등의 개발에 강한 이점이 있다.
- 비전통적 패터닝 기술을 이용한 구조체 제작은 저비용의 간소화된 제작 공정으로 인하여 패턴이 요구되는 모든 분야에 적용될 수 있다. 이는 높은 전하 이동도를 가지는 박막형 트랜지스터나 광도파(waveguide)의 조절이 가능한 발광 다이오드의 개발 등에 강한 이점이 있다.
- 산소 첨가제 도입을 통한 들뜬자 상태의 선택적 제어는 다양한 형광물질에 적용하여 에너지전환(발광) 효율을 높이는데 이용될 수 있으며, 독성 화합물을 사용하지 않는 안전한 공정으로 인하여 응용가능성이 높다.
- 분자의 배열상태 및 분자막의 비대칭적 구조형성은 분자발광의 증폭 및 편광을 결정하는 요소 중 하나이며, 추후 고집적 발광 소자의 개발에 응용가능성이 높다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1) 다양한 재료를 이용한 에너지 전달 구조 설계 ... 3
• 2) 높은 전하 이동도 달성 및 광학 공명 구조 도입을 위한 패터닝 기술 접목 ... 3
• 3) 들뜬자 상태의 선택적 제어를 위한 첨가제 도입 ... 4
• 4) 유기분자의 배열상태 및 분자막 구조의 형성과정 분석 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 다양한 재료를 이용한 에너지 전달 구조 설계 ... 4
• 2) 높은 전하 이동도 달성 및 광학 공명 구조 도입을 위한 패터닝 기술 접목 ... 4
• 3) 들뜬자 상태의 선택적 제어를 위한 첨가제 도입 ... 5
• 4) 유기분자의 배열상태 및 분자막 구조의 형성과정 분석 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8