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LCOM
서울시립대학교 물리학과 서정화 교수
고분자 전해질
금속 이온 도핑
계면 전자구조
연구 영역
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논문·특허
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LCOM

서울시립대학교 물리학과 서정화 교수

LCOM(Conjugated Organic Materials Laboratory)은 유기 반도체 및 유기 전자소자 분야에서 세계적인 연구를 수행하는 연구실입니다. 본 연구실은 유기 반도체의 합성, 박막 증착, 소자 제작, 그리고 다양한 분광학적 분석을 통해 유기 반도체의 구조와 물성 간의 상관관계를 심도 있게 연구하고 있습니다. 유기 반도체는 탄소 기반의 분자로 구성되어 있으며, 전기적 특성과 광학적 특성을 동시에 조절할 수 있다는 점에서 차세대 전자소자 및 광전자소자 개발에 매우 중요한 역할을 합니다. 특히, 유기 태양전지(OPV), 유기 박막 트랜지스터(OFET), 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 발광 트랜지스터(OLET) 등 다양한 유기 전자소자에 적용 가능한 고성능 유기 반도체 소재 개발에 주력하고 있습니다. 소자 제작 과정에서의 계면 공학, 도핑 기술, 전하 수송 특성 향상, 에너지 밴드 정렬 등 소자 성능을 극대화하기 위한 다양한 전략을 실험적으로 검증하고 있습니다. 또한, 유연 기판 및 대면적 공정에 적합한 솔루션 프로세스 기반의 소자 제작 기술도 개발하고 있습니다. 본 연구실은 광전자 분광학(UPS, XPS, XAS/XES 등) 및 계면 분석을 통해 유기 및 무기 소재의 전자 구조와 계면 특성을 규명하고 있습니다. 이를 통해 유기 반도체와 금속, 산화물, 또는 다른 유기물과의 계면에서 발생하는 전자 이동, 전하 재결합, 계면 결함 등 소자 성능에 영향을 미치는 다양한 물리적 현상을 규명하고 있습니다. 또한, 금속 이온 도핑, 폴리일렉트로라이트 계면층, 하이브리드 구조 등 다양한 계면 공학적 접근법이 소자 내 에너지 밴드 구조와 전하 수송 특성에 미치는 영향을 체계적으로 연구하고 있습니다. 고성능 에너지 변환 및 저장 소자 개발에도 집중하고 있으며, 유기 및 하이브리드 소재를 기반으로 한 유기 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 전기화학 전지, 레독스 흐름 전지 등 다양한 에너지 소자에 적용 가능한 신소재 및 소자 구조를 연구하고 있습니다. 실험적으로는 박막 증착, 소자 제작, 전기적 특성 평가, 분광학적 분석 등 다양한 방법을 활용하여 소자의 성능을 정밀하게 측정하고, 소자 내 전하 수송 및 재결합 메커니즘을 규명합니다. 이러한 연구를 통해 차세대 디스플레이, 고효율 에너지 변환 소자, 바이오센서 등 다양한 응용 분야에 적합한 유기 전자소자 기술을 선도하고 있습니다. 나아가, 유기 반도체의 전기적·광학적 특성에 대한 근본적인 이해를 바탕으로 새로운 소재 및 소자 구조를 제안하고, 실제 산업적 응용 가능성을 높이기 위한 연구를 지속적으로 수행하고 있습니다.

고분자 전해질금속 이온 도핑계면 전자구조발광 트랜지스터페로브스카이트 소자
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
금속 이온 고분자 전해질 기반 계면 도핑 및 발광/광전자 소자 연구 thumbnail
금속 이온 고분자 전해질 기반 계면 도핑 및 발광/광전자 소자 연구
Interfacial Doping with Metal-Ion Polyelectrolytes for Light-Emitting and Optoelectronic Devices
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 6
·
2025
Synthesis of a Stable Radical Cation of Bis‐Tert‐Butyl Ethylenedioxythiophene and its Application as a Dopant in Organic Semiconductors
Yeasin Khan, Jae Hyun Lee, Jin Hee Lee, Nathan Plassais, Faiza Shoukat, Jung Hwa Seo, Bright Walker
IF 12.1 (2025)
Small
Abstract A highly stable molecular radical cation (RC) derived from ethylenedioxy thiophene (EDOT) is effectively utilized for the p‐doping of poly‐3‐hexylthiophene (P3HT), an organic semiconductor. The success of this process is due to efficient electron transfer from the highest occupied molecular orbital band of P3HT to the singly unoccupied molecular orbital of the radical cation species. Confirmation of the doping is experimentally confirmed through UV–vis‐NIR absorption spectroscopy and electron spin resonance spectroscopy. The ability to dope the conjugated polymers PBTTT and PTB7 is also spectroscopically confirmed. An increase in work‐function of P3HT upon doping is observed due to electron transfer from P3HT to the radical cation with a concomitant decrease in the Fermi energy of P3HT. Impedance and four point probe analysis showed that the doped polymer films exhibited a significant decrease in resistance compared to the pristine films. This work presents the first use of a stable, easily synthesized EDOT‐based radical cation as a molecular p‐dopant for conjugated polymers, offering a novel and broadly applicable alternative to traditional dopants such as F 4 TCNQ.
https://doi.org/10.1002/smll.202503035
Dopant
HOMO/LUMO
Thiophene
Materials science
Electron paramagnetic resonance
Radical ion
Doping
Conjugated system
Organic semiconductor
Conductive polymer
2
Article
|
인용수 3
·
2025
Diverse Metal Ion Polyelectrolytes as Hole Transport Layers for Quasi‐2D Perovskite Light‐Emitting Diodes
Faiza Shoukat, Seongbeom Lee, Jin Hee Lee, Yeasin Khan, Bright Walker, Sung Heum Park, Jung Hwa Seo
IF 6.2 (2025)
Advanced Materials Technologies
Abstract This work investigates the role of metal ion‐doped (Cs + , Ni 2+ , and Cu 2+ ) PEDOT:PSS films as hole transport layers (HTLs) in quasi‐2D perovskite light‐emitting diodes (PeLEDs). These HTLs lead to enhanced device performance through reduced defect density, improved hole mobility, and prolonged photoluminescence lifetime. X‐ray diffraction (XRD) reveals structural modifications in CsPbBr 3 films, with enhanced crystallinity resulting from the elimination of excess long‐chain cations. Morphological analyses using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) demonstrate the influence of metal doping on surface coverage and nanoscale roughness. Time‐resolved photoluminescence (TR‐PL) analysis confirms reduced nonradiative recombination, supporting improved film quality. Devices with Ni:PEDOT:PSS exhibit the highest external quantum efficiency, while Cs:PEDOT:PSS and Cu:PEDOT:PSS offer enhanced stability, achieving significantly longer operational lifetimes. These findings highlight the potential of metal‐doped PEDOT:PSS in optimizing the structural, optical, and electrical properties of perovskite materials, paving the way for more stable and efficient PeLEDs.
https://doi.org/10.1002/admt.202401684
Polyelectrolyte
Materials science
Optoelectronics
Perovskite (structure)
Diode
Light-emitting diode
Metal
Ion
Chemical engineering
Chemistry
3
Article
|
·
인용수 7
·
2024
Practical organic electronic noses using semi-permeable polymer membranes
J.Y. Kim, Farjana Haque, Jae Hyun Lee, Yu Jung Park, Jung Hwa Seo, Mallory Mativenga, Bright Walker
IF 6.9 (2024)
Applied Materials Today
https://doi.org/10.1016/j.apmt.2024.102137
Membrane
Polymer
Materials science
Polymer science
Composite material
Chemistry
최신 정부 과제
26
과제 전체보기
1
2025년 9월-2028년 8월
|94,723,000
유기반도체 트랩제어 기반 인공 코 연구
*'인공 코'의 핵심인 센서의 선택성을 높일 수 있는 고기능성 유기물 멤브레인 소재 개발 연구와 동시에 식품, 안전 및 건강 진단을 위한 집적화된 센싱 소자 연구1. 음식, 안전, 건강 등 인간의 생활환경과 밀접하게 관련된 미세 나노 분자들의 종들을 탐색하고 이러한 나노 분자와 선택적으로 반응을 할 수 있는 유기분자 기반의 멤브레인 소재를 개발 2. 화학적...
유기반도체
도핑
인공코
전자구조
광전자분광법
2
2023년 9월-2028년 2월
|145,973,000
Highly p-도핑된 기능성 유·무기 복합 반도체
다양한 금속 원자를 선택하고, 원자가, group, period 등의 기본적인 원소 특성을 고려하여 정공의 선택적 수송 능력을 갖추는 새로운 개념의 높은 투명성, 높은 전도성, 그리고 약산성의 유?무기 하이브리드 이온 고분자 소재를 개발하고자 한다. 무기 소재인 금속은 일반적으로 인쇄 공정이 거의 불가능한 것으로 인식되고 있으나, 유기 소재의 화학적 구조를...
고분자전해질
전자구조
발광트랜지스터
도핑
반도체
3
2023년 9월-2028년 2월
|145,973,000
Highly p-도핑된 기능성 유·무기 복합 반도체
다양한 금속 원자를 선택하고, 원자가, group, period 등의 기본적인 원소 특성을 고려하여 정공의 선택적 수송 능력을 갖추는 새로운 개념의 높은 투명성, 높은 전도성, 그리고 약산성의 유?무기 하이브리드 이온 고분자 소재를 개발하고자 한다. 무기 소재인 금속은 일반적으로 인쇄 공정이 거의 불가능한 것으로 인식되고 있으나, 유기 소재의 화학적 구조를...
고분자전해질
전자구조
발광트랜지스터
도핑
반도체
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2024폴리비닐카바졸 기반 고분자 전해질 및 이의 제조방법1020240087516
등록2024발광 특성이 향상된 발광 트랜지스터 및 이의 제조방법1020240087414
등록2024반투과성 고분자 멤브레인을 이용한 유기 전자코 및 이를 이용한 화학종 감지방법1020240058358
전체 특허

폴리비닐카바졸 기반 고분자 전해질 및 이의 제조방법

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240087516

발광 특성이 향상된 발광 트랜지스터 및 이의 제조방법

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240087414

반투과성 고분자 멤브레인을 이용한 유기 전자코 및 이를 이용한 화학종 감지방법

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240058358
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
연구자역량
세계 상위 2% 연구자가 이끄는 유기전자소자 연구
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세계적성과
17% 효율 달성, 어닐링-프리(Annealing-Free) 유기 태양전지
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독보적역량
광전자 분광학 기반 초정밀 계면 분석 플랫폼
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차세대디스플레이
고휘도·고효율 하이브리드 발광 트랜지스터(LET)
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플랫폼기술
금속 이온 폴리일렉트로라이트 기반 계면 제어 플랫폼
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에너지저장
차세대 레독스 흐름 전지를 위한 분자 설계 기술
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