새로운 유기 반도체 물질인 페노사이아진 유도체의 합성 및 전계 효과 트랜지스터 특성 연구 = Phenothiazylene vinylene-based polymers ; a new class of organic semiconductors for field-effect transistor

국문 초록 (Abstract)

최근 몇 년간 유기 박막 트랜지스터에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 좀 더 좋은 성능을 위해 다양한 물질들이 연구, 개발되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 새로운 유기 반도체 물질 개발의 일환으로 페노사이아진 (phenothiazine)을 포함한 고분자를 합성하였고, 유기 박막 트랜지스터로서의 특성을 연구하였다. 페노사이아진(phenothiazine)을 포함한 고분자는 Horner - Emmons 반응을 이용하여 합성되었으며, 합성된 고분자는 클로로포름이나 1,2-디클로로벤젠과 같은 유기 용매에 잘 녹았다. 고분자 PVT 와 PVP를 1,2-디클로로벤젠을 이용해 박막을 제조하였고, 이를 이용하여 자외선-가시광선 스펙트럼을 측정한 결과 PVT의 경우 509 nm, PVP 의 경우 470 nm에서 최대 흡수 파장이 나타났다. 또한 CV 측정을 통해 고분자들의 전기 화학적 특성을 알아보면, PVT 의 경우 -5.09 eV, PVP 일 때는 -5.12 eV 의 HOMO 값을 구할 수 있었다. 또한 PVT 와 PVP의 유기 박막 트랜지스터의 특성을 측정했을 때 PVT 의 전하 이동도(charge carrier mobility)는 1.04 ㎠/Vs, 전류 점멸비(on/off ratio)는 420 이고, PVP 의 경우 전하 이동도는 4.61x10^(-5)㎠/Vs, 전류 점멸비는 100 의 값을 가졌다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study reports the syntheses and electroptical properties of the phenothiazylene vinylene based conjugated polymers.
These phenothiazylene vinylene derivatives,poly(10-(4-dodecyloxyphenyl)-3-((E)-2-(thiophene-2-yl)vinyl)10H-phenothiazine)(PVT), poly(10-(4-dodecyloxyphenyl)-3-styryl-10H-phenothiazine)(PVP) were synthesized via Horner-Emmons coupling reaction. These polymers were well dissolved in common organic solvents such as chloroform, THF, 1,2-dichlorobenzene, etc.
The thin film of PVP and PVT exhibited maximum UV-visible absorption at 470 and 509 nm, respectively. The ionization potentials of the polymers were determined by cyclic voltammetry, and were found to range from -5.09 to -5.12 eV. An organic field effect transistor was fabricated using PVT as a new channel material and exhibited a carrier mobility of 1.04 × 10^(-3) ㎠ / V · s and an on/off ratio ~420.

목차 (Table of Contents)

• 초록 = 1
• I. 서론 = 2
• 1. 유기 박막 트랜지스터의 소개 = 2
• 2. 유기 박막 트랜지스터의 전하 이동 메카니즘 = 3
• 3. 유기 박막 트랜지스터의 구조 = 5
• 4. 유기 박막 트랜지스터의 작동 원리 = 9
• 5. 연구 동향 및 목적 = 12
• II. 본론 = 18
• 1. 시약 및 기기 = 18
• 2. 단량체 및 고분자의 합성 = 20
• 2-1. 단량체 합성(scheme 1) = 24
• 2-2. 고분자 합성(scheme 2) = 24
• 3. 유기 박막 트랜지스터의 소자 제작 = 25
• 4. 결과 및 고찰 = 25
• 4-1. 고분자 PVT 와 PVP 의 물리적 특성 = 26
• 4-2. 고분자 PVT 와 PVP 의 열적 특성 = 27
• 4-3. 고분자 PVT 와 PVP 의 광학적 특성 = 30
• 4-3-1. 자외선-가시광선 스펙트럼 특성 = 30
• 4-3-2. 고분자 PVT 와 PVP 의 표면 특성 = 34
• 4-4. 전기화학적 특성 = 37
• 4-5. 유기 박막 트랜지스터 특성 = 40
• III. 결론 = 44
• IV. 참고문헌 = 46
• V. 부록 = 50
• 영문 논문 제출서 = 59
• 영문 인준서 = 60
• ABSTRACT = 61