기상법에 의한 알킬치환 폴리티오펜 박막제조 및 결정화 거동에 관한 연구 = Study on the crystallization behavior and fabrication of poly(3-alkylthiophene) film by CVD

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서 자기 조립 기상 중합법을 이용하여 이온액체[ILs]가 함유된 Poly(3-Octylthiophene) [P3OT]의 유기반도체 합성을 제조하였다. P3OT는 대표적인 공역계 고분자로서 반도체의 물성을 갖고 있으며, 최근 유기 반도체 및 유기 태양전지 등의 활성층 (Active layer) 으로 많이 이용되고 있다. 그러나 이들의 전하 이동도 가 낮아 이을 향상시키기 위한 공정 및 재료적인 측면에서 많은 연구를 필요로 하고 있다. 자기 조립 기상 중합법으로 합성된 Poly(3-octylthiophene)에 결정성 액체로 알려진 이미다졸계의 이온액체를 첨가하게 됨에 따라 P3OT 분자간의 질서도가 향상되고 π-bonding이 더 조밀하게 되어 결정화도가 크게 증가하는 사실을 알 수 있었다. 또한 이와 관련하여 10~20 cm2/Vs의 높은 carrier mobility를 갖는 유기박막을 제조할 수 있었으며, FE-SEM, AFM, XPS, XRD, Raman 분광 등의 분석을 통한 구조해석과 Hall 소자를 통한 이동도를 관찰하였다.
Carrier mobility가 향상되는 이유는 이온액체의 첨가됨에 따라 결정화도, 분자간 질서도의 향상에서 기인된 것으로 설명될 수 있으며, 지금까지 보고된 유기 반도체의 이동도가 많아야 0.1 cm2/Vs 정도임을 고려할 때 10~20 cm2/Vs는 매우 향상된 값이며 이는 높은 전하 이동도를 요구하고 있는 OTFT 및 유기 태양전지 등에 유용하게 이용될 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 1.1 알킬치환 폴리 티오펜 [Poly(3-alkylthiophene) 4
• 1.2 자기조립기상중합공정에 의한 Poly(3-Alkylthiophene) 박막제조 5
• 1.3. 이온액체 (Ionic Liquids) : ILs 8
• 2. 실험 방법 11
• 2.1. 이온액체 합성 방법 11
• 2.2. 자기조립기상중합법에 의한 Poly(3-Octylthiophene) 박막 제조 13
• 2.3. 알킬치환 폴리 티오펜 박막 측정과 분석 15
• 3. 결과 및 고찰 16
• 3.1. Poly(3-Octylthiophene)의 Surface Morphology 16
• 3.1.1. 반응시간에 따른 P3OT의 Morphology 16
• 3.1.2 이온액체의 치환체 탄소길이에 따른 Morphology 18
• 3.1.3. 이온액체의 농도에 따른 P3OT Morphology 변화 20
• 3.1.4 AFM image 22
• 3.2 Poly(3-Octylthiophene)의 구조해석 24
• 3.2.1 X-ray Photoelectron Spectroscopy에 의한 구조해석 24
• 3.2.2. UV-Spectrum에 의한 구조해석 26
• 3.2.3. Raman Spectroscopy에 의한 구조해석 28
• 3.3 Ionic Liquids 를 함유한 Poly(3-Octylthiophene)의 결정성 향상 30
• 3.3.1. 2D X-Ray Diffraction (2D-XRD)를 통한 결정구조해 30
• 3.3.2. Grazing Incidence X-RayDiffraction(GIXRD) 의한 구조해석 33
• 3.4. 분자 규칙성향상 36
• 3.5 Hall mobility 측정 38
• 3.6 이온액체의 농도에 따른 Hall mobility 41
• 4. 결론 43
• 5. 참고문헌 48
• 6. Abstract 52