나노기술 및 정책 정보

• 목록

중국과학원 화학 연구소 산하 ‘유기 고체 실험실’ 장더칭(張德淸, 장덕청) 연구팀은 최초로 아조벤젠 기단(基團)을 유기 폴리머 반도체의 사이드 체인에 도입시킴. 자외선, 가시광선 조사를 통해 가역적으로 반도체 필름의 결정 특성을 조정 제어하여 가역적으로 반도체 성능을 조정 제어하고 광 응답 속도가 신속하고 디바이스 안정성이 우수한 강점을 나타낼 수 있게끔 한다는 점을 발견하였음.

연구팀은 사이드 체인이 함유하고 있는 피라졸아조페닐 유닛(Pyrazobenzene unit)의 공액 피 수용 체 폴리머(PDPYA)를 디자인하고 합성하였음. 나노입자인 NaYF4:Yb,Tm의 업 전환 효과와 공액 프레임워크의 광열(光熱) 효과를 협동적으로 활용하여 근 적외선(980/808nm) 가역 조정 제어가 가능한 유기 필드 효과 트랜지스터를 개발함. 동 유기 필드 효과 트랜지스터는 더욱 우수한 광 안정성을 나타낸 동시에 디바이스 전류는 100회 순환의 광 조사를 거친 후에도 뚜렷한 감쇠가 발생하지 않는 것으로 나타남.

그 외, 순식(順式) 구조 형태의 피라졸아조페닐은 비교적 높은 안정성을 보유하고 있기 때문에 동 디바이스는 980nm 광 조사 후 디바이스 성능은 어두운 곳에서도 안정적으로 120일간 유지할 수 있는 것으로 나타남. 이런 강점은 관련 시스템으로 하여금 기억 디바이스 등 분야에서 잠재적 응용 가치를 보임.

연구팀은 유기 폴리머 반도체 사이드 체인 속에 두 가지 다른 구조의 아조벤젠 기단(基團)을 도입함. 구체적으로 피라졸아조페닐(Pyrazobenzene)과 tetra-ortho-methoxy-substituted azobenzene(mAzo)을 이용하여 유기 폴리머 반도체인 POMPYA를 디자인하고 합성함. 560nm, 365nm, 470nm 세 가지 파장의 광 조사를 통해 POMPYA 필름의 필드 효과 트랜지스터 성능의 가역성 조정 제어를 실현하고, 또한 순차적으로 3중 안정적인 전기전도 상태에 도달할 수 있다는 점을 입증함.

연구팀은 POMPYA 필름의 필드 효과 디바이스 성능에 기반 하고, 560nm, 365nm와 470nm 광 조사 하에서의 tetra-ortho-methoxy-substituted azobenzene(mAzo) 및 피라졸아조페닐(Pyrazobenzene)을 통해 순차적 이성질화로 가역적인 조정 제어를 실함. 순차적으로 3중의 안정적인 전도 상태 도달을 통해 3중 상태 사이에서 특정 파장의 광 조사에 대한 가역적인 전환을 수행함.

연구팀은 560nm, 365nm와 470nm 광 조사를 수입 신호로 사용하고 디바이스 전류 IDS를 송출 신호로 사용함. 디바이스 전류 IDS로 하여금 광 조사의 변화에 따라 3개의 수치 로직 게이트 기능을 시뮬레이션 할 수 있도록 함으로써 광 조정 제어의 다중 안정 상태 유기 필드 효과 트랜지스터 개발을 위해 새로운 아이디어를 제공함.

본 연구 성과는 Advanced Materials ("Simultaneous Incorporation of Two Types of Azo‐Groups in the Side Chains of a Conjugated D–A Polymer for Logic Control of the Semiconducting Performance by Light Irradiation")에 게재됨.