전자 장치의 가장 기본적인 구성 요소인 반도체는 여러 방면에서 우리의 삶을 향상시켜 왔다. 거의 모든 현대 장치, 휴대폰, 세탁기, 자동차, 신흥 인터넷에 설치되는 조명, 디스플레이, 태양광 모듈 및 마이크로 프로세서에서 찾을 수 있다. 연구원들은 더 나은 기능성과 에너지 효율성으로 장치를 혁신하기 위해 환경 친화적인 공정을 사용하여 자원이 풍부한 물질로부터 더 나은 방법을 끊임없이 찾고 있다.

유기 탄소 기반 반도체로 제작된 플라스틱 또는 유기 전자 제품은 유연성, 경량, 대면적 및 부가적으로 제조된 장치를 잠재적으로 제공할 수 있는 이러한 기술 그룹 중 하나이며 일부 유형의 응용 분야에 매력적이다.

그러나 고성능 디바이스를 제조하려면 전극과 반도체 층 사이에 최대 전류가 양방향으로 흐르도록 낮은 전기 저항을 지닌 우수한 오믹 접촉이 필요하다. 최근 싱가폴 국립 대학 (NUS)의 과학자팀이 유기 발광 다이오드, 태양 전지 및 트랜지스터를 포함한 플라스틱 전자 제품에서 탁월한 성능을 발휘할 수 있고 훌륭한 오믹 접촉을 제공할 수 있는 전도성 고분자 필름을 성공적으로 개발했다.

연구 결과는 저널 네이쳐 ( "Doped polymer semiconductors with ultrahigh and ultralow work functions for ohmic contacts")에 최근 게재 되었다.

이 연구자들이 발견한 핵심은 일반적으로 오믹 접촉을 하는데 요구되는 매우 큰 일함수 (work function) 를 가진 고분자 필름을 설계할 수 있다는 것이다. 일함수는 전자를 필름 표면에서 진공 상태로 방출시키는데 필요한 최소 에너지이다. 연구진은 저비용으로 용액에서 처리할 수 있는 필름에 대해 5.8 전자 볼트와 3.0 전자 볼트만큼 높은 일함수를 얻을 수 있음을 보여 주었다.

"이러한 물질을 디자인하기 위해, 우리는 도핑된 이동성 전하 (전자와 정공)들이 그들의 균형 잡힌 이온이 화학적으로 결합되기 때문에 소멸되지 않는다"라고 프그 뤼-퀴 (Png Rui-Qi) 박사는 설명했다. 그는 디바이스 연구팀을 이끌었던 NUS 과학부 물리학과 수석 연구원이다. 따라서 이 전도성 고분자는 매우 큰 일함수에도 불구하고 안정적으로 유지되어 원하는 오믹 접촉을 제공할 수 있다.

이 획기적인 성과는 NUS 과학부 화학과 추아 레이-레이 (Chua Lay-Lay) 부교수가 이끄는 재료 화학팀과 공동 연구 결과이며, 물리학과 피터 호 (Peter Ho) 교수가 이끄는 물리학팀 교수진과 수미토모 화학 (Sumitomo Chemical Co., Ltd.)의 자회사인 캠브리지 디스플레이 기술 (Cambridge Display Technology Ltd)에서 과학자들이 참가했다.

"오믹 접촉을 만드는 일반적인 접근 방식의 부족은 플렉서블 전자 제품의 핵심 문제이었다. 우리의 연구는 광범위한 유기 반도체 디바이스에서 더 나은 성능을 위한 길을 여는 이 도전 과제를 극복했다"라고 프그 뤼-퀴 박사는 설명했다. 또한 그는 "우리는 싱가포르가 주도하는 이 혁신에 대해 특히 기쁘다"라고 덧붙였다.

추아 부교수는 이 연구의 중요성에 대해 "화학자와 물리학자의 긴밀한 파트너십이 이 혁신을 가능하게 했으며 우리는 이제 이 기술을 발전시키기 위해 산업 파트너와 협력하고있다"고 말했다.