공액고분자 전해질 전자수송층을 이용하는 고분자 발광소자의 정전용량을 측정하는 것은 전류밀도-전압-발광특성을 측정하는 방법과 더불어 전자수송층으로서 공액고분자 전해질의 기능을 이해하기 위한 소자물리 연구에서 중요한 정보를 제공해준다. 본 연구에서는 고분자 전해질의 반대 이온의 종류에 따라 저주파수 영역에서 정전용량의 거동이 변화하는 것으로부터 전하 주입의 메카니즘에서 차이점이 있음을 분석하였다. 정전용량 모델을 이용한 분석은 전자주입 메카니즘이 음극/전자수송층/발광층 사이의 계면에서 발생하는 쌍극자 배열 또는 전하수송체의 축적에 의한 것임을 나타내었다.
고분자가 절연재료로서 사용되는 이유는 전기를 통하지 않는 절연특성을 지니고 있기 때문이며 이러한 성질은 고분자가 금속재료와 구별되는 가장 큰 특징이다. 그러나 1964년 W. A. Little 이 발표한 공액 이중결합구조를 가진 화합물은 전도성 고분자가 될 수 있다는 가설을 바탕으로 전도성 고분자에 관한 많은 연구가 진행 중에 있다. 전도성 고분자는 절연체로서의 응용에만 한정되어왔던 기존 고분자물질들과 달리 가볍고 저렴하며 단일결합과 이중결합을 교대로 하고 있는 공액 고분자 구조를 가지고 있어 다양한 화학적 합성방법에 의해 전기전도도, 유전상수, 결정 등의 물리적 성질을 조절할 수 있으며, 금속의 전기적, 자기적, 광학적 특성과 고분자의 기계적 성질을 동시에 가지므로 배터리, 축전기, 트랜지스터, 광전소자, 전자파 차폐제 등 플라스틱 전자소재의 실용적으로 인해 산업체에서도 높은 관심의 대상이다. (중략)
공액고분자는 유기전자소자부터 바이오메디칼 응용분야까지 다양하게 적용가능한 차세대 반도체소재이다. 하지만 낮은 수용성으로 주로 유기용매에 녹여 사용하나 최근 유기 용매의 독성과 환경 문제 이슈로 공액고분자의 수분산 나노입자화가 주목받고 있다. 본 총설에서는 나노입자가 형성되는 두 가지 원리와 이를 이용한 대표적인 공액고분자 나노입자 합성방법들 및 관련 연구들을 소개하고자 한다.
고분자태양전지는 용액공정에 의한 생산이 가능하여, 경량, 저비용, 기계적 유연성 및 고효율과 같은 많은 이점이 있다. 이들은 지난 수십 년 동안 많은 관심을 끌어왔다. 공액 고분자 전해질(conjugated polymer electrolyte, CPE) 및 비공액 고분자 전해질(non-conjugated polymer electrolyte, NPE) 재료는 기존의 금속 산화물 중간층과 관련된 일반적인 약점(전하 수집능력 저하 및 금속/고분자 계면에서의상용성 저하 등)을 극복하기 위해 사용되었다. 그러나 CPE의 합성은 매우 복잡한 합성과정이 필요하며, 대량합성이 어려운 단점이 있다. 따라서 상대적으로 합성이 용이한 NPE를 개발 혹은 기존에 개발되어 있는 NPE를 이용하면 보다 쉽게 단점을 극복할 수 있다. 이온 그룹이 포함되어 있는 경우 NPE는 특히 고분자 태양전지를 구현함에 있어 많은 이점을 제공할 수 있으며, 이에 본 총설에서는 그 동안 개발 혹은 응용되었던 NPE에 대한 내용을 다루었다.
중합체의 공액길이를 제어하고 이들이 갖는 에너지 준위를 조절하며, 발광성능향상과 발광파장을 조절하려는 목적으로 설폰기가 포함된 페닐렌-비닐렌계의 새로운 전기발광 고분자들을 Witting 중합을 통해 합성하였다. 합성된 고분자들은 일반 유기 용매에 좋은 용해성을 보였고 $400^{circ}C$ 정도의 초기분해온도와 $200^{circ}C$ 전후의 높은 유리전이온도를 가짐으로써 열적 안정성이 매우 높음을 확인하였다. 각각의 고분자는 용액과 필름상태에서 모두 설폰기의 꺾임에 의해 공액길이가 짧아질수록 UV 흡수와 발광 스펙트럼이 단파장으로 이동하였고 이를 통해 설폰기가 효율적으로 발광파장을 제어하는 것을 확인하였다. 또한 CV측정과 이론적인 계산을 통해 전자친화도가 큰 설폰기에 의해서 합성된 고분자들의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위가 상대적으로 낮아짐으로써 소자의 전기발광특성이 향상됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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