건국대 연구팀, 대면적 반도체 박막 형성 공정 조건 제시

건국대학교는 이위형 교수팀(화학공학부, 교신저자), 이훈경 교수팀(물리학과, 교신저자), 노스웨스턴대 이정훈 박사(재료공학과, 제1저자)가 저분자 유기반도체와 폴리머 블렌드 시스템에서 분자 구조에 따른 최적의 용액공정 조건이 존재함을 규명했다고 밝혔다. 이번 논문은 지난달 30일 나노분야 대표 권위지인 Small(IF = 13.0)에 게재됐다. 이번 연구는 저분자 유기반도체와 폴리머 블렌드 시스템에서 각 유기반도체 분자구조에 따라 최적의 공정 조건이 다르게 나타남을 규명했다. 연구팀은 스핀 코팅 시간과 같은 공정 변수를 체계적으로 분석했다. 연구팀은 유기반도체가 최적의 스핀 코팅 시간을 통해 가장 높은 결정화도를 달성하고, 전기적 성능을 극대화할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 유기반도체 분자 구조가 용액의 농도·점도·결정화도 등 다양한 요소에 어떤 영향을 미치는지 심도 있게 분석했다. 특히, 유기반도체가 코팅 후 남아있는 용매와 상호작용하는 방식이 결정화 과정에 결정적인 역할을 한다는 점을 규명했다. 고성능 유기반도체 필름을 제작하기 위한 최적 공정 조건을 제시하는 데 중요한 단서를 제공했다. 건국대 이훈경 교수팀은 밀도 범함수 이론(DFT) 계산을 통해 분자 간 상호작용을 분석해 유기반도체 필름의 전기적 성능과 분자 구조 사이 상관관계를 밝혀냈다. 이 연구 결과는 유기 전자소자 상용화 가능성을 높이는 데 기여할 전망이다. 이번 연구는 고성능 유기박막트랜지스터 제작을 위한 대면적 반도체 박막 형성 전략을 제시함으로써, 유연한 차세대 전자소자 개발을 앞당기는 중요한 성과로 평가받고 있다. 연구의 교신저자인 건국대 이위형 교수는 “이번 연구가 유기반도체 공정 기술에 대한 이해를 한층 높였으며, 향후 유연 전자 기기의 상용화에 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다. 한편, 제1저자인 이정훈 박사는 건국대학교 유기나노시스템공학과에서 학부와 석사를 마치고, 서울대학교 재료공학부에서 박사 학위를 받은 후 현재 노스웨스턴대학에서 박사후 연구원으로 활동 중이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 산업통상자원부 지원을 받아 수행됐다. 논문명은 'Crystal Engineering Under Residual Solvent Evaporation: A Journey Into Crystallization Chronicle of Soluble Acenes'이다.