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첨단기술정보

유기반도체 내의 전자/정공 이동 원리

전문가 제언: 설계자들은 변형이 가능한 전자장치를 꿈꾼다. 그런 장치의 창은 조명패널, 내장 표시화면, 둘둘 말 수 있는 광전지의 역할을 동시에 수행하고, 심지어 센서나 화면 표시요소를 포함하는 스마트 직물의 역할까지 할 수 있을 것이다. 이런 꿈의 실현을 위해서는 OLED, OSC, OFET 등 기존 유기반도체/소자 성능의 비약적 향상이 필요함에도 불구하고 그 기초 원리인 재료 내에서의 전자-정공 이동에 대한 이해가 부족하였다. 대부분의 유기반도체 재료는 진성(intrinsic) p-형이고, 전자의 이동도가 정공의 이동도보다 몇 차수나 더 낮은데, 이것은 무기반도체의 경우(<5배)와 크게 다르다. 지금까지 그 이유가 분명하지 않았으나, 최근 Nicolai 등(Nature Materials, 11, pp.882~887, 2012)이 유기반도체에서의 낮은 전자 이동도의 원인을 밝혀내었다. 그들은 많은 반도체성 폴리머에서 전자의 수송이 함정들(traps)에 의해 제약되며, 다양한 잠재적 함정들 중에서 -3.6eV의 에너지 준위(vs. 진공)를 가진 산소-물 복합체가 가장 흔한 보편적 함정이라는 것을 보였다.