유기전자재료실험실
유기소재시스템공학과 김효정
유기전자재료실험실은 유기 및 고분자 소재의 구조와 물성, 그리고 이를 기반으로 한 차세대 전자소자 개발을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 고분자 및 저분자 유기 반도체의 분자 구조, 결정성, 나노구조 제어를 통해 전기적, 광학적, 기계적 특성의 근본 원리를 규명하고, 이를 바탕으로 고성능 유기 전자소자 및 광전자 소자 개발에 주력하고 있습니다.
특히, 페로브스카이트 및 유기 태양전지, 유기 광센서, 유기 트랜지스터 등 다양한 차세대 에너지 및 광전자 소자의 소재 설계와 소자 구현, 신뢰성 평가까지 전주기적 연구를 수행합니다. 첨가제 엔지니어링, 계면공학, 나노임프린팅, 그래핀 캡슐화 등 혁신적인 공정기술을 도입하여 소자의 효율과 안정성을 극대화하고, 친환경 용매 기반 공정, 저온 및 상온 공정 등 실제 상용화를 위한 기술적 난제 해결에도 앞장서고 있습니다.
또한, X-선 산란, 원자힘 현미경, 전자현미경 등 첨단 분석기법을 활용하여 소재 및 소자의 구조-물성-성능 상관관계를 심도 있게 규명합니다. 극초단 레이저, 플라즈마, 이온빔 등 다양한 나노가공 및 표면처리 기술을 통해 박막의 표면 및 계면 구조를 정밀하게 제어하며, 이를 통해 고감도, 고신뢰성, 고효율의 유기 광전자 소자 및 웨어러블 디바이스 개발에 기여하고 있습니다.
본 연구실은 다학제적 융합연구를 바탕으로, 차세대 에너지 변환 및 저장 소자, 웨어러블 광전자 소자, 바이오센서 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 앞으로도 소재 설계부터 소자 구현, 신뢰성 평가까지 전주기적 연구를 통해 유기전자재료 및 광전자 분야의 혁신을 선도할 것입니다.
이러한 연구 역량과 성과를 바탕으로, 유기전자재료실험실은 국내외 학계 및 산업계와의 활발한 협력, 다양한 산학연 프로젝트, 특허 및 논문 발표 등에서 두각을 나타내고 있습니다. 미래 에너지 및 전자소자 분야의 핵심 인재 양성과 원천기술 개발에 지속적으로 기여할 계획입니다.
Organic Photovoltaics
Interface Engineering
Perovskite Solar Cells
고분자 구조 및 물성 연구
본 연구실은 고분자 구조와 물성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 고분자 재료의 분자 구조, 결정성, 그리고 미세구조가 전기적, 광학적, 기계적 특성에 미치는 영향을 체계적으로 분석합니다. 이를 위해 X-선 산란, 원자힘 현미경, 전자현미경 등 다양한 첨단 분석 장비를 활용하여 고분자 박막 및 복합재료의 구조적 특성을 규명하고 있습니다.
특히, 고분자와 저분자 유기 반도체의 상분리, 분자 배열, 결정화 과정에 대한 연구를 통해 유기 태양전지, 광센서, 트랜지스터 등 다양한 유기 전자소자의 성능 향상에 기여하고 있습니다. 고분자 사슬의 정렬, 표면 에너지 조절, 나노구조 제어 등 다양한 공정 기술을 개발하여, 소자 내에서의 전하 이동 특성을 극대화하고, 효율적 에너지 변환 및 신호 검출이 가능하도록 합니다.
이러한 연구는 차세대 유연 전자소자, 웨어러블 디바이스, 고효율 태양전지 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있으며, 고분자 기반 신소재의 설계와 최적화에 중요한 과학적 기반을 제공합니다. 앞으로도 고분자 구조 및 물성 연구를 통해 새로운 기능성 소재 개발과 실용화에 앞장설 계획입니다.
페로브스카이트 및 유기 태양전지 소재·소자 개발
본 연구실은 차세대 태양전지로 각광받는 페로브스카이트 및 유기 태양전지 소재와 소자 개발에 집중하고 있습니다. 페로브스카이트 태양전지의 결정화 과정, 계면 공학, 결함 패시베이션, 안정성 향상 등 다양한 측면에서 연구를 수행하며, 고효율 및 장기 신뢰성을 동시에 달성하기 위한 혁신적인 공정과 소재를 개발하고 있습니다.
특히, 첨가제 엔지니어링, 나노임프린팅, 계면 엔지니어링, 그래핀 캡슐화 등 다양한 신기술을 도입하여 소자의 광흡수, 전하 수송, 내구성 등을 극대화하고 있습니다. 또한, 친환경 용매 기반 공정, 저온 및 상온 공정, 대면적 및 유연 기판 적용 등 실제 상용화를 위한 기술적 난제 해결에도 주력하고 있습니다. 이 과정에서 X-선 산란, 전자현미경, 광학 분석 등 다양한 실시간·정밀 분석기법을 활용하여 소재 및 소자의 구조-물성-성능 상관관계를 심도 있게 규명합니다.
이러한 연구는 고효율, 저비용, 친환경 태양전지의 상용화에 기여할 뿐만 아니라, 차세대 에너지 변환 및 저장 소자, 웨어러블 광전자 소자 등 다양한 응용 분야로 확장될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 소재 설계부터 소자 구현, 신뢰성 평가까지 전주기적 연구를 통해 태양광 에너지 분야의 혁신을 선도할 것입니다.
유기 광전자 소자 및 계면/나노구조 제어
유기 광전자 소자(Organic Photodetector, Organic Light-Emitting Diode, Organic Electrochemical Transistor 등)의 성능 향상을 위한 계면 및 나노구조 제어 연구도 본 연구실의 핵심 분야입니다. 유기 반도체 박막의 분자 배열, 계면 특성, 나노구조 형성이 소자 내 전하 이동, 광흡수, 발광 효율 등에 미치는 영향을 체계적으로 분석하고, 이를 바탕으로 최적의 소자 구조와 공정 조건을 도출합니다.
특히, 극초단 레이저, 나노임프린팅, 플라즈마 처리, 이온빔 등 다양한 나노가공 및 표면처리 기술을 활용하여 박막의 표면 및 계면 구조를 정밀하게 제어합니다. 이를 통해 광센서, 웨어러블 디바이스, 바이오센서 등 다양한 응용 소자에서 고감도, 고신뢰성, 고효율을 실현하고 있습니다. 또한, 친환경 용매 기반 공정, 대면적 인쇄공정 등 실제 산업적 적용을 위한 연구도 활발히 진행 중입니다.
이와 같은 계면 및 나노구조 제어 연구는 유기 전자소자의 근본적인 한계를 극복하고, 새로운 기능성 소자 개발에 중요한 역할을 합니다. 앞으로도 본 연구실은 유기 광전자 소자의 혁신적 성능 향상과 실용화에 기여할 수 있는 원천기술 개발에 매진할 계획입니다.
1
Impact of Molecular Weight on the Ionic and Electronic Transport of Self‐Doped Conjugated Polyelectrolytes Relevant to Organic Electrochemical Transistors
Sangmin Chae, Tung Nguyen‐Dang, Jirat Chatsirisupachai, Ahra Yi, Ricardo Javier Vázquez, Glenn Quek, Vinich Promarak, Hyo Jung Kim, Guillermo C Bazan, Thuc‐Quyen Nguyen
Advanced Functional Materials, 1970
2
Efficient application of intermediate phase for highly-oriented MAPbI3 perovskite solar cells in ambient air
Seungyeon Hong, Sung Hun Lee, Hyun Hwi Lee, Tae-Yeol Jeon, Hyo Jung Kim*
Solar Energy, 2021
3
Transition of the NiOx Buffer Layer from a p-Type Semiconductor to an Insulator for Operation of Perovskite Solar Cells
Hae-Jun Seok, Jin-Hyeok Park, Ahra Yi, Hanbin Lee, Joohoon Kang, Hyo Jung Kim, Han-Ki Kim*
ACS Applied Energy Materials, 2021
2
가시광선 영역 변환 광컨버터 필름 및 비풀러렌계 전자수송층을 이용한 페로브스카이트 태양전지의 효율 및 내구성 향상기술 연구
3
(RCMS)창의융합지식을 갖춘 스마트 로봇 미래공학도 양성
