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기계연, 펨토레이저로 유기박막 전하 이동 2배 향상

발행일2018.04.12 14:00

국내 연구진이 레이저를 이용해 유기전자소자에 쓰이는 유기박막의 전하이동도를 2배 이상 향상시키는 기술을 개발했다. 유기전자소자 활용의 큰 숙제였던 낮은 전하이동도 문제를 해결, 고효율 유연전자소자 상용화의 가능성을 높였다.

한국기계연구원(원장 박천홍)은 최지연 광응용기계연구실 박사팀이 김효정 부산대 교수, 이현휘 포항가속기연구소 박사 공동연구팀과 레이저빔으로 유기전자소자의 유기 박막층 내부의 분자 정렬을 바꾸는 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

Photo Image<펨토초 레이저로 재정렬된 유기전자소자 박막의 모식도>

유기전자소자는 유기 분자를 이용한 소자다. 실리콘 소자 같은 무기전자소자보다 제조 방식이 간단하고, 가격이 저렴하다. 유기발광다이오드(OLED), 유기태양전지, 바이오소자, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야에 활용될 전망이지만, 효율이 낮다는 한계를 지닌다.

연구팀은 레이저를 유기 박막층에 조사해 이런 문제를 해결했다. 유기 박막층 내부 분자 사슬이 레이저빔의 편광(전기장의 방향이 균일한 빛)에 따라 정렬하도록 했다. 흩어져 있던 분자 구조를 정리하는 방법으로 전하 이동도를 기존보다 2.4배나 높였다. 이 결과 전체 유기전자소자의 효율을 2배 가까이 높일 수 있을 전망이다.

레이저로는 펨토초 레이저를 이용했다. 펨토초 레이저는 펄스 지속시간이 1000조분의 1초에 불과하다. 아주 짧은 시간에 에너지를 전달한다. 열에 취약한 유기재료의 성질을 손상 없이 바꿀 수 있다.

최지연 박사는 “유기전자소자 상용화의 걸림돌이던 낮은 전하이동도 문제를 해결하는 기술을 개발했다”면서 “관련 제품의 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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