OTFT는 지난 10년간 이동도가 0.01²cm²/V․sec에서 7cm²/V․sec 로 수백 배 증가하는 괄목할 만한 발전을 이룩하였다. 이제는 단위소자 수준을 넘어서는 디스플레이의 구동패널, RFID용 직접회로 등 시스템 수준의 연구로 확대되고 있다. OTFT의 연구는 공정의 저가격화와 기능성 분자를 이용한 성능의 고도화 등 두 방향으로 추진될것으로 예측된다. 공정의 저가격화는 가급적 진공공정을 배제하고 용액공정으로 실현될것이며, 잉크젯 프린트, ...
OTFT는 지난 10년간 이동도가 0.01²cm²/V․sec에서 7cm²/V․sec 로 수백 배 증가하는 괄목할 만한 발전을 이룩하였다. 이제는 단위소자 수준을 넘어서는 디스플레이의 구동패널, RFID용 직접회로 등 시스템 수준의 연구로 확대되고 있다. OTFT의 연구는 공정의 저가격화와 기능성 분자를 이용한 성능의 고도화 등 두 방향으로 추진될것으로 예측된다. 공정의 저가격화는 가급적 진공공정을 배제하고 용액공정으로 실현될것이며, 잉크젯 프린트, 실크 스크린 프린팅, vapor-jet-printing 등이 이에 해당된다. 궁극적으로 진정한 roll-to-roll 공정을 실현해야 저가격화를 이룩할 수 있을 것이다. 또다른 방향은 기능성 소자를 나노 크기로 축소하여 저전압과 저전력 동작을 실현하는 것이다. 현재 OTFT의 동작전압이 10V 이상으로 휴대전자기기에 적용하기 어려우나 나노-OTFT로 저전압이 실현되면 이러한 문제는 극복할수 있다. 기존 유기물 유전체는 두꺼운 두께로 인하여 구동전압이 높다는 단점을 지니고 있다. 그리고 상대적으로 낮은 유전상수를 가지고 있는데, 유기물 유전체의 정전용량이 반도체의 이동도에 밀접한 영향을 끼치기 때문에 이를 개선하기 위해서는 얇은 게이트 절연막 형성하거나 높은 유전상수의 유전체를 사용해야 한다.
본 연구는 절연물질이 높은 유전상수를 지니도록 하기위해 박막의 두께를 낮추고, 유전율이 높은 무기물을 혼합하거나 합성하는 방식으로 실험을 진행하였다. 고 유전율을 가지며 열적 화학적 안정성을 가지는 물질을 합성하기위해 기존에 sputter방식으로 형성되는 SiO2박막을 용액공정이 가능한 용액상의 siloxane계열의 물질을 합성한 후 졸겔법을 이용하여 metal alkoxide와 합성함으로써 신물질을 합성하고, 딥코팅 방식을 이용하여 절연특성을 지니는 박막을 형성하였다. 그리고 열안정성을 가지는 폴리이미드에 powder형태에 무기물을 분산시켜 유-무기 혼합 전구체 물질을 제조하고 스핀코팅을 통해 박막을 형성하였다. 실험결과, 폴리이미드를 사용한 유-무기 복합 게이트 절연막에서 유전상수가 향상되는 결과를 보였고, 주파수 변화에도 안정적인 특성을 보이는 것을 확인하였다. 그리고, 합성된 물질의 유전상수는 3.3 정도의 수준을 나타내며 표면이 비교적 균일한 박막을 형성할 수 있었다. 또한 낮은 누설전류를 지니는 물질임을 확인하였다.
OTFT는 지난 10년간 이동도가 0.01²cm²/V․sec에서 7cm²/V․sec 로 수백 배 증가하는 괄목할 만한 발전을 이룩하였다. 이제는 단위소자 수준을 넘어서는 디스플레이의 구동패널, RFID용 직접회로 등 시스템 수준의 연구로 확대되고 있다. OTFT의 연구는 공정의 저가격화와 기능성 분자를 이용한 성능의 고도화 등 두 방향으로 추진될것으로 예측된다. 공정의 저가격화는 가급적 진공공정을 배제하고 용액공정으로 실현될것이며, 잉크젯 프린트, 실크 스크린 프린팅, vapor-jet-printing 등이 이에 해당된다. 궁극적으로 진정한 roll-to-roll 공정을 실현해야 저가격화를 이룩할 수 있을 것이다. 또다른 방향은 기능성 소자를 나노 크기로 축소하여 저전압과 저전력 동작을 실현하는 것이다. 현재 OTFT의 동작전압이 10V 이상으로 휴대전자기기에 적용하기 어려우나 나노-OTFT로 저전압이 실현되면 이러한 문제는 극복할수 있다. 기존 유기물 유전체는 두꺼운 두께로 인하여 구동전압이 높다는 단점을 지니고 있다. 그리고 상대적으로 낮은 유전상수를 가지고 있는데, 유기물 유전체의 정전용량이 반도체의 이동도에 밀접한 영향을 끼치기 때문에 이를 개선하기 위해서는 얇은 게이트 절연막 형성하거나 높은 유전상수의 유전체를 사용해야 한다.
본 연구는 절연물질이 높은 유전상수를 지니도록 하기위해 박막의 두께를 낮추고, 유전율이 높은 무기물을 혼합하거나 합성하는 방식으로 실험을 진행하였다. 고 유전율을 가지며 열적 화학적 안정성을 가지는 물질을 합성하기위해 기존에 sputter방식으로 형성되는 SiO2박막을 용액공정이 가능한 용액상의 siloxane계열의 물질을 합성한 후 졸겔법을 이용하여 metal alkoxide와 합성함으로써 신물질을 합성하고, 딥코팅 방식을 이용하여 절연특성을 지니는 박막을 형성하였다. 그리고 열안정성을 가지는 폴리이미드에 powder형태에 무기물을 분산시켜 유-무기 혼합 전구체 물질을 제조하고 스핀코팅을 통해 박막을 형성하였다. 실험결과, 폴리이미드를 사용한 유-무기 복합 게이트 절연막에서 유전상수가 향상되는 결과를 보였고, 주파수 변화에도 안정적인 특성을 보이는 것을 확인하였다. 그리고, 합성된 물질의 유전상수는 3.3 정도의 수준을 나타내며 표면이 비교적 균일한 박막을 형성할 수 있었다. 또한 낮은 누설전류를 지니는 물질임을 확인하였다.
Organic thin film transistors (OTFTs) are desired for the manufacture of low-cost electronic devices. It is important to choose proper materials and to control the surface of the gate insulator to obtain a better performance of the OTFT. In order to improve the performance of the OTFT, the gate insu...
Organic thin film transistors (OTFTs) are desired for the manufacture of low-cost electronic devices. It is important to choose proper materials and to control the surface of the gate insulator to obtain a better performance of the OTFT. In order to improve the performance of the OTFT, the gate insulator requires several material properties such as high dielectric constant, low leakage current and smooth surface etc.., it is also preferred for gate insulators to be prepared by solution process because they are desirable to be easily formed at low temperature. Siloxane/metal alkoxide hybrid materials (DDSZ) was prepared using a simple water and alcohol condensation reaction and applied the materials as insulators in OTFT so as to have a good interaction with organic/inorganic active layer and thermal stability. Dielectric constant of resulting hybrid materials was shown to be improved electric characteristics compared with polysiloxane itself. Using dip-coating method, gate insulating layer was coated on Si wafer as substrate. The siloxane/metal alkoxide hybrid thin films have smooth and hydrophobic surface, and were stable with solvent and low leakage current density 10-7A/cm2 at 1MV/cm. OTFT characteristics with DDSZ dielectrics exhibited a mobility of 0.066cm2/Vs, a threshold voltage of -0.96V, a sub-threshold of 0.35V/dec, and on/off current ratio of 1.0x106 at VDS=-1V. Secondly, polyimide/TiO2 material was prepared and applied the materials as insulators in OTFT. To have higher dielectric constant materials, inorganic material (Titanium dioxide precursor powder), was simply mixed together with polyimide. When using Al as gateline, Dielectric constant of resulting polyimide/TiO2 materials was shown to be improved electric characteristics compared with polyimide itself. And characteristics with polyimide/TiO2 dielectrics exhibited a mobility of 0.188cm2/Vs, a threshold voltage of -2.88V, a sub-threshold of 1V/dec, and on/off current ratio of 6.72x103 at VDS=-1V.
Organic thin film transistors (OTFTs) are desired for the manufacture of low-cost electronic devices. It is important to choose proper materials and to control the surface of the gate insulator to obtain a better performance of the OTFT. In order to improve the performance of the OTFT, the gate insulator requires several material properties such as high dielectric constant, low leakage current and smooth surface etc.., it is also preferred for gate insulators to be prepared by solution process because they are desirable to be easily formed at low temperature. Siloxane/metal alkoxide hybrid materials (DDSZ) was prepared using a simple water and alcohol condensation reaction and applied the materials as insulators in OTFT so as to have a good interaction with organic/inorganic active layer and thermal stability. Dielectric constant of resulting hybrid materials was shown to be improved electric characteristics compared with polysiloxane itself. Using dip-coating method, gate insulating layer was coated on Si wafer as substrate. The siloxane/metal alkoxide hybrid thin films have smooth and hydrophobic surface, and were stable with solvent and low leakage current density 10-7A/cm2 at 1MV/cm. OTFT characteristics with DDSZ dielectrics exhibited a mobility of 0.066cm2/Vs, a threshold voltage of -0.96V, a sub-threshold of 0.35V/dec, and on/off current ratio of 1.0x106 at VDS=-1V. Secondly, polyimide/TiO2 material was prepared and applied the materials as insulators in OTFT. To have higher dielectric constant materials, inorganic material (Titanium dioxide precursor powder), was simply mixed together with polyimide. When using Al as gateline, Dielectric constant of resulting polyimide/TiO2 materials was shown to be improved electric characteristics compared with polyimide itself. And characteristics with polyimide/TiO2 dielectrics exhibited a mobility of 0.188cm2/Vs, a threshold voltage of -2.88V, a sub-threshold of 1V/dec, and on/off current ratio of 6.72x103 at VDS=-1V.
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