[충청뉴스 이성현 기자] 고분자 반도체 중에서도 일부 소재에서만 나타나는 미스터리 현상의 근본 원인을 국내 연구진이 규명했다.

한국연구재단은 성균관대 강보석 교수 연구팀이 김윤희 경상국립대 교수, 이한솔 가천대 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 고분자 반도체에서 나타나는 극성 전환 현상의 발생 원인을 규명했다고 밝혔다.

연구팀은 서로 다른 분자 구조를 갖는 고분자 반도체를 비교 분석해 극성 전환 현상의 발생 조건을 체계적으로 조사했다.

그 결과 극성 전환이 일어나기 위해서는 고분자 박막 내부에 흡수된 도펀트(반도체 첨가 물질)의 양이 일정 기준(임계값) 이상에 도달해야 한다는 사실을 확인했다.

이 임계 농도를 넘어서면 도펀트에서 생성된 음이온이 고분자와 상호작용하며 전하 수송 특성이 변화해 p형에서 n형으로 전환되는데 반대로 흡수된 도펀트의 양이 충분하지 않을 경우 극성 전환이 발생하지 않았다.

연구팀은 극성 전환 여부는 단순한 도핑 공정 자체가 아니라 고분자의 분자 구조에 의해 결정되는 도펀트 흡수 능력과 고분자–도펀트 간 상호작용에 의해 결정된다는 것임을 밝혀냈다.

다만 다양한 도펀트 시스템과 실제 소자 조건에서의 적용 가능성에 대해서는 추가 연구가 필요하다.

강보석 교수는 “현재 구현된 소자의 성능은 초기 연구 단계 수준으로, 향후 분자 구조 설계와 소자 구조 최적화를 통해 성능 향상이 요구된다”고 말했다.

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