유기 반도체는 π-공액 분자를 기반으로 한 결정화 기술을 통해 적절한 밴드갭과 전하 운반 특성을 구현할 수 있는 소재로, 차세대 전자소자에 필수적인 역할을 하고 있습니다. 본 연구실은 유기 반도체 결정의 결정화 방법을 혁신적으로 개발하여, 기존의 한계였던 낮은 전하 이동도를 극복하고자 다양한 구조적·형태적 변형을 시도하고 있습니다. 이를 통해 필드-이펙트 트랜지스터, 유기 발광 다이오드, 태양전지 등 다양한 응용 분야에서 뛰어난 전기적·광학적 특성을 갖는 소재를 구현하고 있습니다. 특히, 라디칼 결정 분야에서는 비중성 결정에 비해 밴드갭이 작은 라디칼 결정을 성장시키고, 중성 결정 내 라디칼 활성화를 위한 2차 처리법을 개발하는 데 집중하고 있습니다. 라디칼은 짝지어지지 않은 전자를 전하 운반체로 활용하여 높은 전기 전도도를 실현할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 본 연구실은 라디칼 결정의 성장 및 특성 제어를 통해 고성능 유기 전자소자 개발에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 유기 반도체 소재의 상용화와 차세대 전자소자 개발에 중요한 돌파구를 제공하며, 미래 정보통신 및 에너지 소자 분야에서의 혁신적인 응용 가능성을 열어가고 있습니다.

본 연구실은 유·무기 박막 및 2차원 소재의 합성과 그 응용에 중점을 두고 있습니다. 증기상 화학 반응(CVD) 및 다양한 박막 증착 기술을 활용하여, 금속-유기 골격체(MOFs), 공유 결합 유기 골격체(COFs) 등 고기능성 박막을 합성하고 있습니다. 이러한 박막은 가스 저장, 촉매, 전기 소자 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 높은 표면적과 구조적 조절성, 전기 전도성 등 우수한 특성을 보유하고 있습니다. 특히, 2차원 소재 분야에서는 그래핀, 트위스티드 이중층 그래핀 등 다양한 2D 소재의 성장 메커니즘을 규명하고, 대면적 합성 및 밴드갭 조절을 위한 격자 도핑, 적층 각도 제어 등 혁신적인 합성 전략을 개발하고 있습니다. 이를 통해 차세대 반도체, 투명 전극, 센서 등 다양한 응용 분야에 적합한 소재를 제공하고 있습니다. 이와 더불어, 박막 및 2차원 소재의 전기적·광학적 특성 분석, 박막 내 전하 이동 및 계면 특성 연구 등 기초과학적 접근을 통해 소재의 근본적인 성질을 이해하고, 실용화에 필요한 핵심 기술을 확보하고 있습니다.

유기 반도체 및 2차원 소재의 전기적 특성 향상을 위해 화학적 도핑 기술 개발에 집중하고 있습니다. 본 연구실은 용액상 도핑, 인-시투 라만 분광법을 활용한 도핑, 전도도 도핑 등 다양한 고효율 도핑 방법을 연구하고 있으며, 용액 내 용해 전자를 활용한 도핑 메커니즘의 근본적 이해를 통해 전자 제어의 자유도를 극대화하고자 합니다. 이러한 도핑 기술은 기존 유기 반도체 소재의 낮은 전기적 특성을 극복하고, 전자 이동도와 전도도를 비약적으로 향상시킬 수 있습니다. 또한, 도핑 과정에서 발생하는 구조적 변화와 전하 운반 특성의 상관관계를 정밀하게 분석함으로써, 소재의 신뢰성과 재현성을 높이고 있습니다. 본 연구실의 도핑 연구는 차세대 유기 전자소자, 고성능 트랜지스터, 센서 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 맞춤형 전기적 특성 구현에 핵심적인 역할을 하며, 소재 과학 및 응용화학 분야의 발전에 크게 기여하고 있습니다.