펜타센 분자의 배향 각도에 따른 전하 수송 특성의 이론적 연구 (Influence of Molecular Orientation on the Mobility of Pentacene: A Theoretical Study)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 67권 / 10호 / 1193 ~ 1199페이지
· 저자명 : 이현찬, 이현복

초록

유기물 반도체는 그 기계적 유연성으로 인해 늘어나는 전자 소자에 사용될 수 있어 많은 주목을 받고 있다. 유기물 반도체의 고유한 특성 중 하나는 전하이동도가 분자 배향에 따라 크게 변화한다는 것이다. 따라서, 고효율 유기물 반도체 소자를 설계하기 위해서는 적절한 이론 모델을 사용하여 다양한 분자 배향에 따른 유기 반도체의 전하 수송 특성을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 대표적 $p$형 유기물 반도체인 펜타센(pentacene)의 이론적 전하 수송 특성을 1 차원 분자 배열을 가정하여 계산하였다. 밀도범함수이론(DFT)과 이론적 모델을 사용하여 기판에 대한 펜타센 분자 각도 변화에 따른 재구조에너지, 전자결합도, Marcus 이론에 기초한 전하수송률 및 이론적인 전하이동도를 계산하였다. 이러한 방법을 통해 계산된 전하이동도를 3 차원 결정 구조에서의 전하이동도와 비교하였다. 계산된 결과들에 기초하여 분자 배향 제어를 통한 유기물 반도체 소자의 전하이동도 향상법에 대해 논의하였다.

영어초록

Organic semiconductors are receiving much attention because they can be utilized in stretchable electronics due to their mechanical flexibility. One of the unique properties of organic semiconductors is that the carrier mobility is significantly changed with molecular orientation. Therefore, a fundamental understanding of the charge transport properties of organic semiconductors with various molecular orientations based on a proper theoretical model is of great importance in designing efficient organic electronic devices. In this study, we investigated the theoretical charge-transport properties of pentacene, a benchmark $p$-type organic semiconductor, with various molecular orientations under the assumption of a 1-dimensional molecular array. The reorganization energy, electronic coupling, charge transport rate based on the Marcus theory, and theoretical mobility were calculated for various pentacene molecular angles relative to the substrate by using density functional theory and a theoretical model.

참고자료

· 없음