태양광 수소 생산에 꼭 필요한 광전극의 성능을 높이는 박막 물질이 개발됐다. 햇빛으로 물에서 수소를 추출하는 태양광 수소 생산 기술 상용화가 당겨질 것으로 기대된다. UNIST 신소재공학과 조한희 교수팀은 태양광 수소 생산 성능을 높일 수 있는 나프탈이미드계 자기조립분자 박막을 개발했다고 8일 밝혔다. 태양광 수소 생산은 물속에 담긴 광전극에 햇빛을 쪼여 물을 수소와 산소로 분해하는 기술이다. 광전극 내부의 반도체가 빛을 흡수하면 전자가 생기는데, 이 전자가 기판으로 이동해 물이 수소와 산소로 분해되는 화학반응을 일으킨다. 연구팀이 개발한 자가조립박막은 유기반도체와 기판 사이에서 전자를 전달해 주는 역할을 한다. 기존에는 이 역할을 두께가 두껍고 전하 전달 성능이 떨어지는 금속산화물층이 맡아왔다. 이 물질을 광전극에 적용했을 때, 7.97 mA/cm² 전류 밀도를 기록했다. 이는 벌크 유기반도체를 기반으로 하는 광전극 중에서 가장 뛰어난 전류 밀도 성능이다. 광전극의 전류 밀도 성능이 뛰어날수록 수소가 반대쪽 전극에서 빠르게 생산된다. 또 이 물질은 금속산화물층과 달리 분자끼리 알아서 조립돼 박막을 형성하기 때문에 제작 공정 비용도 줄일 수 있다. 연구팀은
[헬로티] 롤러블 디스플레이&웨어러블 전자기기에 적용 가능할 것으로 기대 ▲이번 연구의 책임자인 (왼쪽부터) 노혁준 연구원과 자비드 마흐무드 박사 . 유기반도체의 전하이동도를 역대 최고 수치로 끌어올린 연구가 나왔다. 롤러블 디스플레이나 웨어러블 전자기기에 적합한 전자재료인 유기반도체는 지금까지 낮은 전하이동도(mobility)를 극복하지 못하며 기술 상용화에 한계를 드러내 왔지만 이번 연구가 돌파구가 될 수 있을 전망이다. UNIST 에너지화학공학과의 백종범 교수팀은 방향족 고리화 반응을 통해 ‘C5N 2차원 유기 고분자 구조체’를 합성하는데 성공했다. 이 유기 고분자 구조체를 얇은 필름 형태로 만들어 반도체 트랜지스터 소자에 썼을 경우 전하이동도가 수십 배 이상 빨라졌다. 또 이 구조체에 염화수소를 도핑하면 전기전도도(conductivity) 또한 크게 높아져 전도성 물질로도 쓸 수 있다. 연구팀은 두 종류의 화학물질 HAB(hexaaminobenzen, 헥사아미노벤젠)와 PTK(pyrenetetraketone, 파이렌에트라케톤)을 반응시켜 C5N 구조체를 얻었다. 이 구조체는 탄소로만 6각 고리를 이루는 그래핀과 달리 2차원
▲ 다결정 유기반도체 박막의 몰포로지 및 분자배향(왼쪽)과 트랜지스터 소자의 전하이동도 및 전압안정성(오른쪽)과의 상관관계 (자료: 건국대학교) [헬로티] 건국대학교 연구팀이 차세대 곡면 플렉서블 디스플레이에 쓰이는 핵심 소재인 유기반도체의 전압안정성과 효율성에 영향을 미치는 핵심 원리를 규명했다. 건국대 공과대학 유기나노시스템공학과 이위형 교수팀은 손쉬운 방법으로 유기반도체 박막의 결정립계(grain boundary: 용융 금속이 응고 때 성장하면서 서로 만나는 곳에서 생기는 경계면)의 밀도를 제어하고, 이것이 유기반도체를 활용한 트랜지스터의 전압안정성에 미치는 영향을 분석해 결정립 경계의 밀도와 전압안정성과의 상관관계를 규명했다고 밝혔다. 유기반도체는 실리콘을 대체하는 차세대 플렉시블 디스플레이에 쓰이는 핵심소재로, 단결정으로 성장 때 가장 우수한 전기적 특성을 지닌다고 알려져 있으나, 제조공정의 어려움으로 불가피하게 다결정박막으로 성장시켜 사용하게 된다. 다결정박막에서는 결정립계(Grain Boundary)가 존재해 이것이 전기적 특성을 떨어뜨린다고 알려져 있으나, 결정립계의 밀도를 제어하는 기술, 결정립계가 트랜지스터와 같은 플렉서블 소자의 특성에 미
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