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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김윤희
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 경상대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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본 연구는 단분자 및 고분자 유기 반도체 재료의 합성과 측정된 물성에 관한 내용이다. 설계된 전자 재료들은 Suzuki Coupling, Stille Coupling, Yamamoto coupling, Wolff-Kishner reduction, Lithiation, Alkylation 등의 다양한 반응을 통해 합성하였다. 본 연구에서는 3개의 테마로 나누어 연구를 수행하였으며, Part I 에서는 유기박막트랜지스터(OTFT)에 관한 내용으로 Dodecane 과 Tetraethylene glycol 을 도입한 사이클로펜타다이싸이오펜(CPDT-12 & CPDT-TEG)을 랜덤 중합하여 유기반도체 특성을 연구하였다. Tetraethylene glycol 을 도입한 사이클로 펜타다이싸이오펜의 비율이 높아짐에 따라 더 높은 유연성을 제공하여 가까운 π-π stacking 을 촉진시켜 전하 캐리어 수송 (charge carrier transport)이 향상될 것으로 예상된다. 합성한 7 종의 고분자들은 모두 열적으로 안정한 특성을 가지며, 전기화학적으로 측정한 band gap 이 1.75 ~ 1.78 eV 정도로 나타나고 DSC 를 통해서 CPDT TEG 의 비율이 증가함에 따라 결정성이 증가하는 것으로 나타났다.
Part II 에서는 열전 소자에 적용 가능한 고분자의 합성에 관한 연구를 진행하였다. 전자 주개인 Oligothiophene 과 전자 받개인 Diketopyrrolopyrrole(DPP)를 이용하여 고분자를 합성 후 특성을 연구하였다. 이 고분자의 Oligothiophene 은 선행연구에 비해 전자를 주는 기를 확장시킨 구조로써 정공 이동도 (hole mobility)를 향상시킬 것으로 예상된다. 고분자
합성은 Stille 커플링을 이용하여 중합하였으며, 합성된 물질을 열적으로 안정한 것을 확인하였고 CV 를 통해 HOMO 값을 측정하였을 Band gap 은 1.45 eV 로 나타났다.
Part Ⅲ 에서는 전자를 받는 기인 Naphthalene diimide (NDI)와 전자를 주는 기인 Indacenodithiophene (IDT)를 이용하여 유기태양전지에 적용 가능한 단분자와 고분자의 합성에 관한 연구를 진행하였다. 강한 분자간 상호작용을 하는 전자 주개인 IDT 와 LUMO level 을 낮춰주고 전자 이동도 (electron mobility)를 향상시키는 전자 받개인 NDI를 이용하여 A-D-A 타입의 단분자와 D-A 타입의 고분자를 합성하여 그 특성을 분석하였다. 이 단분자와 고분자 합성은 Stille 커플링을 이용하여 중합하였으며, 합성된 물질을 열적으로 안정한 것을 확인하였고 Band gap 은 각각 1.57, 1.52 eV 로 나타났다.
Part II 에서는 열전 소자에 적용 가능한 고분자의 합성에 관한 연구를 진행하였다. 전자 주개인 Oligothiophene 과 전자 받개인 Diketopyrrolopyrrole(DPP)를 이용하여 고분자를 합성 후 특성을 연구하였다. 이 고분자의 Oligothiophene 은 선행연구에 비해 전자를 주는 기를 확장시킨 구조로써 정공 이동도 (hole mobility)를 향상시킬 것으로 예상된다. 고분자
합성은 Stille 커플링을 이용하여 중합하였으며, 합성된 물질을 열적으로 안정한 것을 확인하였고 CV 를 통해 HOMO 값을 측정하였을 Band gap 은 1.45 eV 로 나타났다.
Part Ⅲ 에서는 전자를 받는 기인 Naphthalene diimide (NDI)와 전자를 주는 기인 Indacenodithiophene (IDT)를 이용하여 유기태양전지에 적용 가능한 단분자와 고분자의 합성에 관한 연구를 진행하였다. 강한 분자간 상호작용을 하는 전자 주개인 IDT 와 LUMO level 을 낮춰주고 전자 이동도 (electron mobility)를 향상시키는 전자 받개인 NDI를 이용하여 A-D-A 타입의 단분자와 D-A 타입의 고분자를 합성하여 그 특성을 분석하였다. 이 단분자와 고분자 합성은 Stille 커플링을 이용하여 중합하였으며, 합성된 물질을 열적으로 안정한 것을 확인하였고 Band gap 은 각각 1.57, 1.52 eV 로 나타났다.
목차
Part 1. Synthesis and Characterization of Cyclopentadithiophene Random Copolymers for OTFTs 9Ⅰ. 1. Introduction 10Ⅰ. 2. Experimental Section 11Ⅰ. 3. Results and Discussion 31Ⅰ. 4. Conclusion 38Part 2. Synthesis and Characterization of DPP-based Thiophene Copolymer for Thermoelectric Devices. 39Ⅱ. 1. Introduction 40Ⅱ. 2. Experimental Section 41Ⅱ. 3. Results and Discussion 50Ⅱ. 4. Conclusion 54Part 3. Synthesis and Characterization of NDI-based Materials for OPVs. 55Ⅲ. 1. Introduction 56Ⅲ. 2. Experimental Section 58Ⅲ. 3. Results and Discussion 67Ⅲ. 4. Conclusion 71References 72
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