한양대 연구진, OLED 성능 향상 기술 개발

사진=한양대

[이데일리 신하영 기자] 한양대 연구진이 유기발광다이오드(OLED) 등 전자소자의 성능을 높여주는 기술을 개발했다.

한양대는 장재영 에너지공학과 교수팀이 이러한 연구성과를 얻었다고 11일 밝혔다. 이번 연구는 과학 기술정보통신부의 중견연구자사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지(Advanced Functional Materials) 10일자 표지논문으로 게재됐다.

정 교수팀은 유기 반도체의 분자도핑 반응 원리와 이를 제어하는 기술을 개발했다. 이는 유기발광다이오드(OLED), 유기트랜지스터 등 다양한 전자소자의 성능을 향상시키고, 제조공정도 단순화 할 수 있는 기술로 평가받는다.

탄소 기반 분자로 구성된 유기반도체는 구부리거나 늘일 수 있어 OLED를 비롯한 유기 전자소자의 핵심 소재로 꼽힌다. 특히 유기반도체의 전기적·광학적 특성을 제어하고자 분자 형태의 첨가제를 혼합하는 ‘분자도핑(molecular doping)’ 기술이 주목받고 있다.

장 교수팀은 화학적 구조가 비슷하지만 루이스 염기성이 다른 두 유기반도체를 활용해 BCF 도핑 반응을 분석했고, 이를 열전소자 열전소자에 적용했다. 그 결과 루이스 산 도핑이 브뢴스테드 산 도핑을 억제했고 유기반도체의 평평한 골격을 구부리고 결정구조를 무너뜨리는 등 반도체 내 전하이동을 크게 저해하는 것을 확인했다.

이어 연구진은 루이스 산과 브뢴스테드 산 특성으로 인해 나타나는 두 도핑 반응의 결합 세기가 다르다는 점에 착안, 섭씨 120도의 온도에서 BCF로 도핑한 유기반도체 필름을 열처리해 브뢴스테드 산의 도핑만 선택적으로 일으킬 수 있는 기술을 제시했다. 이번 연구 결과는 유기 열전소자의 성능을 향상시킬 뿐 아니라 다른 전자소자에도 확장 적용이 가능하다.

장 교수는 “이번 연구를 활용해 분자도핑을 적절히 제어할 경우 유기반도체의 전하이동 특성을 극대화할 수 있고, 특히 아직 낮은 수준에 머물러있는 웨어러블 전자소자의 성능을 향상시킬 핵심기술로 활용할 수 있다”고 말했다.