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김동유 연구실
광주과학기술원 신소재공학과
김동유 교수
기본 정보
연구 분야
프로젝트
논문
구성원

김동유 연구실

광주과학기술원 신소재공학과 김동유 교수

본 연구실은 공액 고분자와 기능성 고분자 재료를 기반으로 유기 트랜지스터, 유기·페로브스카이트 태양전지, 인쇄형 전자소자, 유기 자성 소재를 연구하며, 분자 설계부터 박막 미세구조 제어, 대면적 인쇄 공정, 실제 소자 응용까지 아우르는 고분자 전자재료 중심의 융합 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
공액 고분자 반도체와 유기 트랜지스터 thumbnail
공액 고분자 반도체와 유기 트랜지스터
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

38총합

5개년 연도별 피인용 수

567총합
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
bronze
·
인용수 48
·
2023
High‐Performance Organic Electrochemical Transistors Achieved by Optimizing Structural and Energetic Ordering of Diketopyrrolopyrrole‐Based Polymers
Il‐Young Jo, Da-Hyun Jeong, Yina Moon, Dongchan Lee, Seungjin Lee, Jun‐Gyu Choi, Donghyeon Nam, Ji Hwan Kim, Jinhan Cho, Shinuk Cho, Dong‐Yu Kim, Hyungju Ahn, Bumjoon J. Kim, Myung‐Han Yoon
IF 26.8
Advanced Materials
For optimizing steady-state performance in organic electrochemical transistors (OECTs), both molecular design and structural alignment approaches must work in tandem to minimize energetic and microstructural disorders in polymeric mixed ionic-electronic conductor films. Herein, a series of poly(diketopyrrolopyrrole)s bearing various lengths of aliphatic-glycol hybrid side chains (PDPP-mEG; m = 2-5) is developed to achieve high-performance p-type OECTs. PDPP-4EG polymer with the optimized length of side chains exhibits excellent crystallinity owing to enhanced lamellar and backbone interactions. Furthermore, the improved structural ordering in PDPP-4EG films significantly decreases trap state density and energetic disorder. Consequently, PDPP-4EG-based OECT devices produce a mobility-volumetric capacitance product ([µC*]) of 702 F V<sup>-1</sup> cm<sup>-1</sup> s<sup>-1</sup> and a hole mobility of 6.49 ± 0.60 cm<sup>2</sup> V<sup>-1</sup> s<sup>-1</sup> . Finally, for achieving the optimal structural ordering along the OECT channel direction, a floating film transfer method is employed to reinforce the unidirectional orientation of polymer chains, leading to a substantially increased figure-of-merit [µC*] to over 800 F V<sup>-1</sup> cm<sup>-1</sup> s<sup>-1</sup> . The research demonstrates the importance of side chain engineering of polymeric mixed ionic-electronic conductors in conjunction with their anisotropic microstructural optimization to maximize OECT characteristics.
https://doi.org/10.1002/adma.202307402
Materials science
Side chain
Polymer
Crystallinity
Electrochemistry
Lamellar structure
Ionic bonding
Organic field-effect transistor
Capacitance
Transistor
2
article
|
인용수 0
·
2022
Introduction of Water Treatment in Slot‐Die Coated Organic Solar Cells to Improve Device Performance and Stability (Adv. Funct. Mater. 39/2022)
Nara Han, Youn‐Jung Heo, Minwoo Lee, Yina Moon, Dongseong Yang, Yunseul Kim, Dong‐Yu Kim
IF 19
Advanced Functional Materials
Organic Solar Cells In article number 2204871, Dong-Yu Kim and co-workers propose water treatment by inducing vortex agitation in the stirring process of the active solution for organic solar cells, which can yield good dispersion of donors and acceptors. The introduced water content for the water treatment is universally optimized in small (0.1 cm2) and large (10 cm2) organic solar cells with improved final device efficiency and stability.
https://doi.org/10.1002/adfm.202270217
Materials science
Organic solar cell
Chemical engineering
Dispersion (optics)
Yield (engineering)
Water treatment
Nanotechnology
Environmental engineering
Composite material
Optics
3
article
|
인용수 10
·
2022
Introduction of Water Treatment in Slot‐Die Coated Organic Solar Cells to Improve Device Performance and Stability
Nara Han, Youn‐Jung Heo, Minwoo Lee, Yina Moon, Dongseong Yang, Yunseul Kim, Dong‐Yu Kim
IF 19
Advanced Functional Materials
Abstract Recent advances in the development of organic solar cells (OSCs) have produced power conversion efficiency (PCE) of over 19%. Various studies have been conducted on scalable coating methods that are compatible with large‐area production of organic photovoltaic modules. However, it is still difficult to control the bulk heterojunction (BHJ) morphology of the active layer during large‐scale fabrication of OSCs. This study reports a morphology‐controllable strategy in OSCs using water treatment (WT) in the stirring process of the active solution, thus resulting in vortex agitation. The effects of WT and water injection volume are investigated based on three reference cells for the optimization of small‐ and large‐area devices, and the physicochemical and optical properties of the films are compared with those without WT. The thin films with WT exhibit a smoother morphology than those without WT, indicating well‐dispersed donor–acceptor phases. Therefore, enhanced efficiencies of the films are achieved via WT. Furthermore, large‐area solar cell modules with a total effective area of 10 cm 2 are fabricated, and they exhibit superior PCEs as high as 11.92% (H‐NF‐DIW10), indicating that the WT method is a simple and effective strategy to fabricate large‐area organic photovoltaic modules.
https://doi.org/10.1002/adfm.202204871
Materials science
Organic solar cell
Fabrication
Active layer
Energy conversion efficiency
Photovoltaic system
Coating
Polymer solar cell
Acceptor
Chemical engineering
정부 과제
40
과제 전체보기
1
2025년 3월-2025년 12월
|45,000,000
연성 복합소재 기반 스마트 의수 개발
[최종목표] 연성 복합소재 기반 스마트 의수 개발[세부목표]- 고감도 촉각센서용 탄소나노복합소재 개발- 다중 객체 위치 인식용 초박막 자기센서 개발- 고자유도 동작 스마트 의수용 형상가변 소재 개발
촉각센서
자기 센서
위치 인식
스마트 의수
형상가변
2
2024년 3월-2024년 12월
|26,000,000
콜로이드 구조체 복제를 통한 마이크로 로보틱스 시스템 구현
콜로이드 구조체 복제를 통한 마이크로 로보틱스 시스템 구현
콜로이드
자가복제
자가조립
미세공정
첨단소재
3
주관|
2021년 8월-2024년 2월
|279,341,000
자기장 유도 제어를 통한 고스핀 공액 고분자의 분자 배향 및 전하 수송 특성 연구
본 연구진은 앞서 수행했던 ‘고성능 플라스틱 전자소자를 위한 다중인쇄공정 기반 기능성 공액고분자 박막제조 연구’에서 다양한 프린팅 기법을 통해 특수 유체 이동 상태를 유도하여 분자 배열 조절 기술을 연구하여 고농도의 유기전자소자를 구현하였고, ‘동시∙다중 인쇄공정 개발을 통한 초정렬 고분자 박막 제조 연구’에서 외부 광학적, 전기적, 자기적 힘을 이용하여 분자 배열을 향상시키는 연구를 진행하여 이들 다양한 외부 힘의 조사와 고분자 박막 모폴로지 및 유기 전자소자 성능과의 관계를 제시하였다. 기 연구과제들을 수행하면서 고분자 박막 모폴로지를 향상시키려는 연구를 수년간 진행해 왔으며, 수많은 박막 형성 시스템과 배향성 향상 연구 데이터를 보유중인 본 연구진은 광학적, 전기적 그리고 자기적 외부 힘에 의한 고분자 배향과 정렬 관계 중 자기장의 활용이 가장 비파괴적이며 대면적 롤투롤 인쇄공정에 적합하다는 판단을 하게 되었다. 하지만 외부 자기장이 기존의 유기 분자에 줄 수 있는 영향력은 미미하기 때문에 안정된 triplet 상태를 갖는 고스핀 유기 고분자를 제작하게 되었고, 이들의 풍부한 라디칼로 인해 작은 세기의 자기장 인가 하에서도 고분자 사슬의 배열에 영향을 준다는 사실을 확인한 바 있다. 이 결과를 바탕으로 유기물의 상자성 및 강자성 성질에 따른 자기장 환경에서의 유기 분자 정렬 정도와 배향에 의한 박막 변화, 유기 전자소자의 성능 변화에 관한 연구를 진행하고자 한다. 고분자 박막 형성 시 분자 응집도 및 결정성이 변화하는 것을 실시간 (in-situ)으로 확인한 바가 있는 본 연구진은 액체-고체 준안정상태 (metastable state)에서 고분자에 자기장을 활용한 인쇄 공정을 진행하고자 한다. 고밀도의 라디칼을 보유한 고분자의 경우 박막 형성 시 분자 배열의 과정에서 자기장에 의한 배열이 가능할 것으로 판단된다. 또한 이미 형성된 고분자 박막을 solvent vapor annealing과정을 통해 준안정상태로 유도함으로써 자기장의 방향 및 시간의 조절을 하며 고분자 정렬을 더 세밀히 제어하고 그 메커니즘을 규명할 수 있을 것이다. 이를 토대로 자기장에 영향을 받을 수 있는 폴리라디칼 고분자를 활용해 유기 전자소자의 활성층 제어를 한다면 edge-on, face-on 등 다양한 배향의 고분자 박막을 형성하여 전하 이동에 최적화 된 모폴로지를 형성하고, 대표적인 유기 전자소자인 유기 트랜지스터와 유기 태양전지의 효율 향상을 증대 시키고자 한다.
자기장 유도 제어
고스핀 공액 고분자
폴리라디칼
스핀
분자 배향
퀴노이드
유기 트랜지스터
유기 태양전지
유기
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2022강자성체 필름 및 이의 제조방법1020220140830
등록2022유기 자성 물질 및 이를 포함하는 반도체 소자1020220017664
등록2019레이저 기반 멀티인쇄장치 및 이를 이용한 표면 모폴로지가 제어된 대면적 페로브스카이트 박막의 제조방법1020190107585
전체 특허

강자성체 필름 및 이의 제조방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220140830

유기 자성 물질 및 이를 포함하는 반도체 소자

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220017664

레이저 기반 멀티인쇄장치 및 이를 이용한 표면 모폴로지가 제어된 대면적 페로브스카이트 박막의 제조방법

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190107585

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