금속성 폴리아닐린과 타이타늄 산화물을 이용한 고분자 발광 전계효과 트랜지스터
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본 연수의 목표는 금속성 폴리아닐린과 습식공정이 가능한 산화물 타이타늄을 이용한 발광 전계효과 트랜지스터의 개발이다.좀더 구체적으로 1.정공주입층(hole transprot layer)과 발광층으로 고분자를 사용하고,2.삽입전극으로 금속성 전도성 고분자 폴리아닐린을 사용하고,3.전자주입층과 수명증대층으로 Solution-processible TiOx를 사용하는 4.Vetical Type의 발광전계효과 트랜지스터이다.
LEFET의 연구,특히 버티컬 트랜지스터의 연구에 있어서 현재 부딪치고 있는 난제 중 하나는 삽입되는 전극이"불투명한 금속"이라는 것이다.불투명한 삽입 금속은 발광층에서 발광하는 빛을 투과시키지 못하여 개구율을 떨어뜨리고,진공증착의 공정을 거치므로 제작공정을 복잡하게 만드는 문제를 야기 시키는데,이는 고분자를 이용하는 트랜지스터의 최대장점 중 하나인 제작용이성을 만족시키지 못하기 때문에 전체 소자의 가치를 떨어뜨린다.따라서 습식공정이 가능하면서 투명하고 그리고 전도도가 높은 삽입 전극의 개발은 버티컬 트랜지스터의 상용화를 위하여 반드시 필요하다.한편,고분자를 이용한 버티컬 트랜지스터의 개발에 있어 또 다른 난제는"짧은 소자수명"이며 이는 활성 층으로 사용되는 발광고분자가 산소와 수분에 매우 민감하게 반응하고 쉽게 변질되기 때문에 발생한다.따라서 외부로부터 유입되는 산소와 수분을 차단하고 고분자 내에 있는 산소와 수분을 제거할 수 있는 새로운 기술이 요구되는데 이는 위의 삽입전극의 개발과 더불어 버티컬 형태의 발광 트랜지스터의 개발을 위해 반드시 필요하다.이러한 연구배경에서,본 연수희망자는 해외 연수를 통하여 위의 문제들을 해결하고자 하며 이를 위해 다음의 연구를 추진할 계획이다.첫째,발광물질을 비롯한 주요물질을 고분자로 대체하여 습식공정이 가능하게 하고 이로부터 제작공정의 단순화를 가져올 것이다.둘째,트랜지스터의 게이트 전극이자 삽입전극으로서 투명하면서도 전도도가 높고 스핀코팅이 가능한 금속성 전도성 고분자인 폴리아닐린을 이용하여 소자의 성능향상을 이루고 습식공정이 가능하도록 할 것이다.셋째,발광 트랜지스터의 성능개선과 소자수명 연장을 위하여,습식공정이 가능한 TiOx를 소자내부에 도입하고 이로부터 소자의 효율을 개선하고 수명을 증대시킬 것이다.요약해 보면,본 연수희망자가 추진하고자 하는 연구는 발광 다이오드와 트랜지스터의 역할을 동시에 하는 신 기능의 소자로서 습식공정을 통해 소자제작이 가능하고 성능과 소자수명이 상당히 개선된 신 기능성 소자이다.따라서 본 연구가 성공적으로 수행된다면 기초학문적인 전문지식의 보유뿐만 아니라 차세대 신기능 소자의 실현을 앞당기고 이로부터 막대한 부가가치를 창출할 수 있을 것이다.
향후 미래 전자 기기는 소형화,경량화를 추구하면서 여러 기능을 동시에 구현하는 다기능소자를 필요로 하고 있다.따라서 본 연구과제에서 제시하는 목표가 원활히 수행되고 지속적인 투자가 병행되어 앞으로 비정질 실리콘계 트랜지스터에 상응하는 성능을 나타내는 고분자 박막 트랜지스터,특히 발광기능과 트랜지스터의 기능을 동시에 하는 고분자 발광 트랜지스터가 개발된다면 기존의 반도체 시장뿐만 아니라 소자의 다기능화를 통해 새로운 기능의 전자기기를 등장시킴으로써 생활의 방식에 있어서도 획기적인 변화를 가져올 계기를 마련할 것으로 예상된다.또한 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있는 동 분야에 대한 원천기술을 국내에서 확보함으로써 국내의 유기 electronic 분야의 기술을 세계적인 수준으로 이끌어 올리며 고부가가치 산업의 창출로 국가 경쟁력 향상에 기여하리라 예상한다.학문적으로는 아직 제대로 미진하게 이해되고 있는 동 분야의 전하 동 역학에 대한 이해뿐만 아니라 금속성 폴리아닐린과 타이타늄 산화물의 전기효과에 대한 이해도 함께 성취될 수 있어 향후 이를 이용한 유기 태양전지 개발 및 관련 학문 분야에도 큰 기여를 할 수 있으리라 기대된다.인력양성 측면을 고려해보면 지금까지 국내에서는 무기물 반도체 산업이 부흥하면서 이 분야에 많은 전문 인력이 양성되었으나,본 유기물을 이용한 전자공학 및 광전자소자 부문은 전문 인력이 태반이 부족한 상태이다.특히 앞으로 본 유기물을 이용한 전자 및 광전자 소자 개발 연구가 새로운 신소재 산업으로 떠오르고 있는 현실을 감안한다면 동 분야에 대한 전문연구 인력육성은 시급한 문제라 아니할 수 없다.이에 본 과제는 유기 반도체 및 타이타늄 산화물 전기효과에 대한 기초 학문적인 전문지식을 보유하면서 고분자 박막 성형 및 패턴 기술등 고급 기술을 가진 연구 인력을 자연스럽게 배출 하면서 향후 국내 인력 시장에도 큰 기여를 하리라 예상한다.