본 기술은 P3HT를 클로로포름에 녹인 전구체 용액을 -10℃로 냉각해 짧게 에이징한 뒤 그대로 스핀 코팅하여, 박막이 만들어지기 전 용액 단계에서 이미 분자 정렬을 완성하는 기술입니다. 이렇게 얻은 박막을 전계효과 트랜지스터의 반도체층으로 사용합니다.
스핀 코팅은 용매가 빠르게 증발해 정렬 구조가 자랄 시간이 없어 비정질에 가까운 박막이 만들어지는 문제가 있었습니다. 이를 보완하려면 열적 또는 용매 어닐링 같은 별도 후처리를 거쳐야 해 공정이 복잡하고 비효율적인 한계가 존재했습니다.
본 기술은 P3HT의 온도 의존적 용해도를 이용해 저온에서 용액 속 사슬이 스스로 결정체를 이루도록 하므로, 코팅 한 번으로 고결정성 박막이 완성되고 후처리 단계가 사라집니다. 25~31 nm의 얇은 박막으로도 트랜지스터 평균 전계효과 이동도 4.0×10^-2 cm2/Vs를 얻습니다. 인쇄형 유기 전자소자의 대면적 양산 공정에 적용될 수 있어 공정 단계를 줄이면서도 이동도를 한 자릿수 이상 끌어올릴 수 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 π-전자분자의 자기조립을 이용한 고성능 유기전자소자의 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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