스탠포드 대학,기존 유기물질보다 2배의 전기를 전달할 수 있는 강화된 격자 유기반도체 개발

강화된 처리는 반도체 결정 형태를 좀더 가깝게 패킹하는 것이 필수적이다. 이것은 현재 실리콘 전자에 사용되어지고 있지만 유기전자에서는 아직까지 사용하기 어려운 것으로 증명되었다.


유기 전자를 다양하게 채택하는 것은 실리콘 전자보다 더 저렴하고, 더 가볍고, 더 강력하며, 더 유연한 기기를 만들수 있게 될 것이다. 그러나 이것은 성능에 있어서 실리콘과 경쟁할 수 없을 것이다. 왜냐하면 유기물질이 전자의 이동도와 동작 속도에서 기본적으로 제한점을 갖고 있기 때문이다.


그럼에도 불구하고, 스트레이닝(straining)과 같은 제조과정의 수정을 통해서 동작 속도를 상당히 높이는 것이 가능할 것이다.


‘변형된 격자들은 비밀이 아니다. 우리는 수십년 동안 유리한 전기적 특성에 관하여 연구해오고 있으며, 현재 실리콘 컴퓨터 칩에서 사용되고 있다. 그러나 지금까지 분자들 간에 매우짧은거리를 갖는 안정된 변형격자 유기반도체를 만드는데 아무도 성공하지 못했다.’ 라고 Stanford대학의 Zhenan Bao 교수가 말했다.


그리고 ‘과거에 엔지니어들은 높은 압력에서 결정을 종합적으로 성장시킴으로서 이러한 물질들에게 격자를 압축하도록 노력해왔다. 그러나 압력을 낮춰감에 따라서 결정의 성질이 되돌아오게 되어, 비변형 상태로 된다. 우리는 이러한 결정들을 이전보다 더 단단한 형태로 안정화시킬 수 있다.’ 라고 Bao가 말했다.


Bao 팀은 전단 가공(shearing)이라는 방법의 기술을 사용했다. 이것은 두 금속판 사이에 끼워진 얇은 액체층을 포함하고 있다. 낮은 곳에 있는 판은 열을 받게 되며, 높은 곳에 있는 판에서 미끄러지면서 액체 위에 뜨게 된다. 최상위판이 움직임에 따라서 트레일링 에지(trailing edge)는 이 용액에 증발 용매를 제공하게 되며, 더 낮은 층은 열이 나게 되어 결정들은 박막을 형성하게 된다.


다양한 구조에서의 결정 형태는 최상위판이 움직이는 속도에 기초하게 된다. 이 다음에 엔지니어들은 전기적인 특성을 갖도록 다양한 결정 패턴을 테스트하고 있다. 그리고 최상위판이 2.8mm/sec의 속도로 움직이게 될 때, 최적의 전기 전도성을 얻게 된다는 것을 발견했다.


이것을 가지고, 그들은 약 2배 이상의 유기 반도체의 전기 전도성을 기록하게 되었으며, 동일한 반도체의 비변형 격자가 11배 향상된 것을 보여주게 되었다.


URL : http://www.theengineer.co.uk/sectors/electronics/news/researchers-double-organic-semiconductor-conductivity/1011311.article


<출처> NDSL, 2011-12-30

Posted by TopARA

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