에너지 준위와 전기 전도도를 정밀하게 제어할 수 있는 접합 고분자의 도핑은 도핑 효율이 낮다는 이유로 난관에 부딪혀 왔다. 생성된 대부분의 전하 운반자는 쿨롱 상호작용을 통해 도핑제 반대이온에 결합되어 있으며, 그 결과 소량의 전하만이 자유 상태로 남는다. 고분자에 내재된 에너지적 무질서는 이론적으로 예측되는 쿨롱 전위 장벽을 감소시키고, 결합된 전하가 방출되어 이동성 있는 상태로 전환되는 것을 용이하게 할 수 있을 것으로 여겨지지만, 이러한 가설은 충분히 정량화되지 않았다. 본 연구에서는 접합 고분자의 에너지적 무질서가 활성화 에너지를 감소시킴으로써 자유 전하의 방출에 어떻게 영향을 미치는지 조사하여, 무질서가 도핑 효율에 미치는 효과를 정량적으로 평가한다. 구체적으로, 모델 접합 고분자인 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) 박막의 결정성 변형으로부터 비롯되는 에너지적 무질서와 자유 전하의 양 및 도핑 효율의 상관관계를 살펴본다. 결정성이 낮고 정적 에너지적 무질서가 높은 특성을 갖는 regiorandom P3HT 박막은 자유 전하의 농도가 증가한다. 그 결과, 자유 전하를 전체 전하로 나눈 값으로 정의되는 도핑 효율이 향상된다. 우리는 본 연구 결과가 고전도성 도핑 고분자 재료의 개발을 위한 분자 설계 전략과 재료 선택에 지침을 제공할 것으로 기대한다.

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