유기 전자소자 및 센서 연구는 유기 및 고분자 소재의 독특한 물리적, 화학적 특성을 바탕으로 차세대 전자기기와 센서 플랫폼을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 유기 및 고분자 소재는 기존의 무기/금속 소재와 달리 뛰어난 기계적 유연성, 분자구조 설계의 용이성, 저비용 대면적 생산이 가능하다는 장점을 가지고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 최근에는 비정질 실리콘을 능가하는 유기 및 고분자 반도체 소재가 다수 보고되고 있으며, 이에 따라 유기 전자소자 및 센서에 대한 기대감이 전 세계적으로 높아지고 있습니다. 본 연구실에서는 유기 및 고분자 기반의 전계 효과 트랜지스터(OFET), 화학/압력/인장 센서 등 다양한 기능성 센서 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 유기 및 고분자 표면 제어와 분자 구조 제어를 통해 박막 소자를 제작하며, 펜 프린팅, 스프레이 코팅, 전기 방사 등 다양한 공정 기술을 활용하여 유연 나노 소자에 응용하는 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이를 통해 전기적 성능과 구동 및 환경 안정성이 향상된 실용화 가능한 전자소재의 원천 기술 개발을 목표로 하고 있습니다. 이러한 연구는 웨어러블 디바이스, 전자피부, 바이오센서 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있으며, 미래의 스마트 센서 및 차세대 전자기기 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 또한, 유기 전자소자 및 센서의 상용화를 위한 신뢰성, 내구성, 대면적화 기술 개발에도 중점을 두고 있어 산업적 파급효과가 매우 큽니다.

고분자 박막 및 계면/표면 제어 기술은 유기 전자소자 및 센서의 성능을 극대화하기 위한 핵심 연구 분야입니다. 유기 반도체와 게이트 유전체, 전극 등 다양한 구성 요소 간의 계면 특성을 정밀하게 제어함으로써 전하 이동도, 접촉저항, 소자 안정성 등 전자소자의 주요 성능 지표를 크게 향상시킬 수 있습니다. 본 연구실에서는 다양한 유기 자기조립 단분자막(SAM), 고분자 브러시, 표면 에너지 조절 기술을 활용하여 계면의 극성, 분산력, 표면 거칠기 등을 체계적으로 제어하고 있습니다. 특히, 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)에서 게이트 유전체와 유기 반도체 사이의 계면 특성은 전하 수송 및 소자 특성에 결정적인 영향을 미치기 때문에, 다양한 화학적 기능기를 가진 유기 중간층을 도입하여 표면 에너지의 극성비, 극성, 표면 에너지 비율 등 거시적 매개변수를 조절하고, 이를 통해 전계 효과 이동도를 예측하고 최적화하는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 열 구배, 용매 어닐링, 표면 개질 등 다양한 공정 기술을 적용하여 고분자 박막의 결정성, 형태, 자기조직화 특성을 정밀하게 제어함으로써 고성능 유기 전자소자 제작에 기여하고 있습니다. 이러한 계면/표면 제어 기술은 유기 전자소자뿐만 아니라, 고분자 기반의 복합재료, 방열 소재, 전자파 차폐 소재 등 다양한 첨단 소재 개발에도 응용되고 있습니다. 나아가, 대면적 인쇄공정, 저비용 생산, 환경 안정성 확보 등 상용화에 필수적인 요소들을 통합적으로 고려하여 연구를 진행함으로써, 미래 전자소자 및 스마트 센서 산업의 혁신을 선도하고 있습니다.

프린팅 및 인쇄전자 기술은 유기 및 고분자 기반 전자소자의 대면적, 저비용, 고효율 생산을 가능하게 하는 핵심 공정 기술입니다. 본 연구실에서는 펜 프린팅, 초음파 노즐 스프레이 코팅, 전기수력학적(EHD) 프린팅 등 다양한 인쇄공정 기술을 개발 및 최적화하여, 유연하고 신뢰성 높은 전자소자 제작에 적용하고 있습니다. 이러한 인쇄공정은 기존의 진공 증착이나 리소그래피 공정에 비해 공정 비용이 낮고, 대면적화 및 다양한 기판 적용이 용이하다는 장점이 있습니다. 특히, 초음파 노즐 스프레이 코팅 기술을 활용하여 PEDOT:PSS와 같은 전도성 고분자 전극을 균일하게 코팅하고, 펜 프린팅을 통해 고분자 반도체의 분자 배열 및 결정성을 제어함으로써 소자의 전기적 성능을 극대화하고 있습니다. 또한, 인쇄공정 중 용액의 유동, 표면 장력, 증발 속도 등 다양한 인자들을 정밀하게 제어하여, 박막의 두께, 균일성, 결정 구조를 최적화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 프린팅 및 인쇄전자 기술은 웨어러블 디바이스, 플렉서블 디스플레이, 스마트 센서 등 차세대 전자기기 개발에 필수적인 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 인쇄공정의 정밀도 향상, 신소재 적용, 대량생산 공정 개발 등 다양한 연구를 통해 인쇄전자 분야의 혁신을 이끌어갈 것입니다.

고분자 복합소재 기반 방열 및 전자파 차폐 기술은 전자기기의 고집적화, 경량화, 고성능화에 따라 점점 더 중요해지고 있는 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 고분자 매트릭스에 열전도성 필러(알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소 나노튜브 등) 및 전도성 필러(그래핀, 탄소나노튜브 등)를 복합화하여, 높은 열전도도와 우수한 전자파 차폐 성능을 동시에 구현하는 첨단 소재를 개발하고 있습니다. 특히, 열전도성 페이스트, 방열 도료, EMI 차폐용 점착제 등 다양한 응용 제품에 적용 가능한 복합소재 설계 및 표면 처리 기술을 연구하고 있습니다. 예를 들어, 질화알루미늄 표면에 패럴린 코팅을 적용하여 내수성을 높이고, 고분자 바인더와의 상용성을 개선함으로써 방열 특성을 극대화하는 기술을 개발하였습니다. 또한, 우레탄-아크릴 기반의 고전도성 점착제를 활용하여 디스플레이 및 전자기기의 전자파 차폐 문제를 효과적으로 해결하고 있습니다. 이러한 고분자 복합소재 기술은 전기차 배터리, 대형 OLED TV, 스마트폰 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 열관리 및 전자파 차폐 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 소재 설계, 공정 최적화, 신뢰성 평가 등 다각적인 연구를 통해 차세대 전자소자 및 시스템의 성능과 안정성을 높이는 데 기여할 것입니다.