공중합체는 경량성, 유연성 및 용액 가공성 등 장점을 지니며 열전 변환 및 유연 전자 분야에서 광범위한 응용 가능성을 보이고 있으며, 도핑은 높은 전도도를 실현하는 핵심 전략이다. 그러나 단일 분자 도핑은 종종 전하 운반자 농도와 구조적 질서성을 동시에 만족시키기 어렵다. 본 연구에서는 폴리(3-헥실티오펜-2,5-디일)(P3HT)를 모델 시스템으로 하여 순차적 이중 도핑 전략을 제안하였다. 폴리머에 먼저 (2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노-파라벤조퀴논 디메탄)(F4TCNQ)를 도입한 후 FeCl₃로 산화환원 깊은 도핑을 수행하였다. 결과는 F4TCNQ 사전 도핑을 통해 폴리머 알킬 측사 간격이 확장되고 구조적 질서성이 유지되어 FeCl₃ 확산 및 전하 이동을 위한 유리한 경로가 형성됨을 보여준다. 두 번째 도핑인 FeCl₃는 더 강한 산화성을 지니며 일부 F4TCNQ를 대체하고, 순차적 이중 도핑 박막은 높은 결정 질서성을 유지하면서 더 조밀한 π-π 적층 거리와 안정적인 분자 배향을 실현한다. 순차적 이중 도핑은 폴라론에서 바이폴라론으로의 전환 경향을 촉진하며, 스핀 농도는 감소하고 전하 운반자 농도 및 이동도는 단일 도핑 시스템 대비 모두 높다. 최적 조건에서 순차적 이중 도핑된 P3HT 박막의 전도도는 595.9 S/cm에 이르며, 이는 단일 FeCl₃ 도핑 및 단일 F4TCNQ 도핑 박막보다 각각 10.6배 및 9.4배 높다. 본 연구에서 제안한 '구조 최적화 후 심층 도핑' 전략은 공중합체의 높은 전도도 실현을 위한 효과적인 경로를 제공한다.

공중합체;폴리(3-헥실티오펜-2,5-디일);순차적 이중 도핑;F4TCNQ;FeCl₃