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1-4. 유연절연박막소재 개발

| 연구참여자

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이름 :김윤호
소속 :한국화학연구원
전화 :042-860-7331
이메일 :kjang@krict.re.kr
홈페이지 :http://www.krict.re.kr/chemistry_center02_introduction/show/view/code/GE20/id/101031

| 연구목표

기판, 반도체, 전극뿐 만 아니라 플렉시블 전자소자 구현을 위해서 반드시 필요한 고분자기반 유연절연 소재에 대한 신규 원천 물질 개발 및 초박막화 코팅공정에 대한 기술을 확보하여, 높은 정전용량과 우수한 절연성을 가지는 유연절연박막 소재를 개발을 통해 저전압 (<3V) 구동이 가능한 고성능 플렉시블 전자소자 제작 기술 확보

| 연구내용

Topic 1. 폴리우레아 기반 고유전성 초박막 유기절연체 소재 개발

- 기계적 성질 및 내화학성이 우수한 폴리우레아 기반 고분자 절연소재 개발
- 수소결합력 제어를 통한 절연특성 제어 기술 개발
- 용액공정을 통한 저조도 초박막 코팅 기술 개발


수소결합력이 우수한 폴리우레아 절연소재에 대한 분자구조 및 모식도


초박막 폴리우레아 필름의 절연특성 및 표면모폴로지

Topic 2. 폴리노보넨 기반 고내열성 초박막 유기절연소재 개발

- 열적, 화학적, 기계적 안정성이 뛰어난 폴리노보넨 기반 고내열 고분자 절연소재
- 폴리노보넨의 신규 코어 구조 개발 및 표면특성 제어
- 용액공정을 통한 초박막 코팅 기술 개발


폴리노보넨의 분자 구조 및 다양한 신규코어 구조 모식도


신규 합성법을 이용한 폴로노보넨 블록공중합체 합성 및 분자구조제어

Topic 3. 유연절연박막 소재 유연특성 및 신뢰도 평가 기술 개발

- 유연절연소재의 MIM구조 제작 및 전기적/기계적 특성 평가 방법 구축
- 높은 기계적 내구성을 가지는 유연절연소재 개발 및 신뢰도 특성 평가


유연절연박막소재의 유연특성 신뢰도 평가 측정

Topic 4. 저전압구동 가능한 유연트랜지스터 개발

- 고유전 고분자 절연체의 초박막화를 통한 높은 정전용량 확보
- 유기절연체 표면처리를 통한 유기반도체 맞춤형 표면개질 기술 개발
- 저전압(<3V)구동이 가능한 유기트랜지스터 개발


유기절연체 표면처리 개념도 및 물의 접촉각 변화


저전압 (<2V) 구동이 가능한 DNTT 기반의 유기트랜지스터 결과

| 기대효과

- 플레시블 전자소자 구현을 위해 필요한 다양한 소재 중, 연구개발이 부족한 유기절연소재에 대한 기초개념 정립과 소자 구현을 위한 공정 기술을 확보하여 미래지향적 신개념 소프트 일렉트로닉 구현을 위한 원천기술 제공
- 용액공정이 가능한 고분자기반의 유기절연체를 개발함으로써, 공정의 대면적화 및 저가화가 가능하며 진정한 플렉시블 전자소자 구현을 앞당길 수 있을 것으로 예상
- 다양한 유/무기 반도체 소재들에 대응할 수 있는 유기절연체 표면개질 기술을 개발함으로써, 다양한 응용에 적용할 수 있는 범용적인 유기절연소재 개발을 위한 기틀 마련

| 대표연구실적

1. S. Yoo, Y. H. Kim, J.-W. Ka, Y. S. Kim, M. H. Yi, K.-W. Jang, Org. Elec. 2015, 23, 213.
2. A. Kim, Y. Jo, J. C. Won, Y. Choi, K.-W, Jang, S. Jeong, Y. H. Kim, Adv. Mater. Inter. 2015, 2, 1500129.
3. Y.-S. Choe, M. H. Yi, J.-H. Kim, Y. H. Kim, K.-W. Jang, Phys. Chem. Phys. Chem. 2016, 18, 8522
4. S. Yoo, M. H. Yi, Y. H. Kim, K.-W. Jang, Org. Elec. 2016, 33, 263.
5. Y.-S. Choe, M. H. Yi, G.-S. Ryu, Y.-Y. Noh, Y. H. Kim, K.-W. Jang, Org. Elec. 2016, 36, 171.