New selenophene-based semiconducting materials, Se2FL and Se2Ph, were synthesized via the Suzuki coupling reaction. The chemical structures of the molecules were verified by $^1H$ and $^{13}C$ NMR spectroscopy as well as elemental analysis. Through studies of optical properties using PL emission and UV absorption spectra, I could know that two oligomers had good interaction among their π-conjugated system in the solid state. In addition, I could access the behavior and structure of the thin film devices in single molecular layers and determine the correlation between molecular alignment and device performance using X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). The electrical properties were also studied by cyclic voltammetry (CV). Due to extended π-conjugation, efficient hole injection, and good alignment of the molecules, the devices of Se2FL and Se2Ph exhibited hole mobilities of up to $0.002㎠ V^{-1}s^{-1}$ at $T_{sub}$ = 80℃ and 0.0009 ㎠$V^{-1}s^{-1}$ at $T_{sub}$ = RT, respectively. In addition, they had high on/off ratio of up to $10^7$, because of the low HOMO level. The Se2FL tended to align more perpendicular to the substrate and small grain boundaries at $T_{sub}$ = 80℃. It caused high mobility in Se2FL devices at $T_{sub}$ = 80℃, due to the efficient transport of the carriers.
셀레노펜을 기반으로 하는 새로운 유기 반도체 물질인 Se2FL 과 Se2Ph2 를 스즈키 결합반응을 통하여 합성하였다. 합성된 저분자 물질은 박막 상태에서의 자외선 흡수와 PL 발광 스펙트럼을 통하여 박막상태에서 배열이 잘 이루어진다는 것을 알 수 있었다. CV (Cyclic Voltametric)를 이용하여 전기적 특성도 알아볼 수 있었는데, 합성된 저분자 물질들의 HOMO 에너지 준위는 비교적 낮으면서, 금 전극의 일 함수와 비슷하였다. 또한, 엑스선 회절법 (X-Ray Diffraction)와 원자력간 현미경 (Atomic Force Microscopy)을 이용하여 기판 온도에 따른 소자에서의 물질 간 배열구조와 표면 특성을 알 수 있었으며, 이를 바탕으로 트랜지스터 특성과의 관계를 알 수 있었다. 다양한 기판의 온도에서 진공 증착 된 Se2FL 과 Se2Ph2 의 유기 박막 트랜지스터는 각각 80℃와 실온에서 증착 하였을때, 0.002 ㎠$V^{-1}s^{-1}$, 0.009 ㎠$V^{-1}s^{-1}$ 의 높은 정공 이동도를 보였다. 이때의 소자는 분자가 기판에 더 수직한 방향으로 배열하며, 많은 수의 도메인 (domain)을 가지고 그 도메인 (domain) 사이의 장벽이 좁은 경향을 나타냈었다. 이는 이웃 분자간의 $\pi$-$\pi$ 겹침이 향상되어 정공간 이동이 보다 쉬워져 높은 소자의 성능을 보인 것을 알 수 있었다. 또한, 제작된 소자들은 매우 높은 on/off 전류 비율 $(I_{on/off}=10^7)$ 의 특성을 보였다. 이는 저분자 셀레노펜 물질의 낮은 HOMO 에너지 준위로 인한 산화적 안정성이 높아져 off 전류가 감소하였기 때문이다. 합성된 물질들은 추후에 소자제작방법의 개선으로 더 좋은 트랜지스터 특성을 얻을 수 있을 것이다.
