용액공정을 이용한 금속 산화물 반도체박막 트랜지스터는 낮은 제조비용, 간단한 공정, 우수한 전기적 특성 등의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광을 받고 있다. 이러한 장점들로 인해 낮은 비용으로 인쇄전자를 제작할 수 있다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고, 우수한 전기적 특성을 얻기 위해선 상당히 높은 온도 공정 (>350 ℃)이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 그럼으로 고온의 ...
용액공정을 이용한 금속 산화물 반도체박막 트랜지스터는 낮은 제조비용, 간단한 공정, 우수한 전기적 특성 등의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광을 받고 있다. 이러한 장점들로 인해 낮은 비용으로 인쇄전자를 제작할 수 있다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고, 우수한 전기적 특성을 얻기 위해선 상당히 높은 온도 공정 (>350 ℃)이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 그럼으로 고온의 열처리 공정은 유연한 플라스틱 기판에 금속 산화물 반도체 트랜지스터를 구현을 하기가 어렵다. 따라서, 공정온도를 180 ℃ 이하로 낮출 필요가 있다. 또한, 금속 산화물 반도체는 대기중의 산소 및 수증기에 매우 민감하여 박막 트랜지스터의 특성에 매우 중요한 역할을 하는 back 채널을 보호막처리를 함으로써 보호 할 필요가 있다. 일반적으로 PECVD를 이용한 SiOx 및 SiNx 물질을 주로 채널 보호막으로 사용하지만, 이것은 플라즈마 손상과 back 채널과의 화학적 반응을 일으켜 박막 트랜지스터의 특성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 플라즈마에 대한 손상 및 화학적 반응을 줄이기 위해 자가 조립 단분자막 (OTS, Trichloro(octadecyl)silane)을 채널의 보호막으로 적용하고 이전에 연구된 용액공정을 이용한 PMMA (polymethylmethacrylate) 보호막 처리를 한 연구와 비교를 하여 금속 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 바이어스 안정성에 대한 효과를 연구하였다. 또한, 저온에서 금속 산화물 반도체를 형성하고 우수한 특성을 얻기 위해 184.9 와 253.7 nm의 짧은 파장의 빛을 (극자외선) 쬐어주어 화학적 반응이 일어나는 광활성화 반응을 이용하고 nitrate계열 전구체를 물 용매에 혼합하여 사용하였다. 물 용매는 유기 용매 보다 낮은 불순물 성분을 가지고 있기 때문에 더 높은 전기적 특성을 이끌 수 있다. 이러한 결과로, 용액공정을 이용한 금속 산화물 반도체의 우수한 안정성과 향상된 전기적 특성 및 광화학 활성화를 달성 하기 위해 효과적인 용액공정 보호막처리 방법과 nitrate 전구체 기반 물 용매 시스템을 제안하였다.
용액공정을 이용한 금속 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 낮은 제조비용, 간단한 공정, 우수한 전기적 특성 등의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광을 받고 있다. 이러한 장점들로 인해 낮은 비용으로 인쇄전자를 제작할 수 있다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고, 우수한 전기적 특성을 얻기 위해선 상당히 높은 온도 공정 (>350 ℃)이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 그럼으로 고온의 열처리 공정은 유연한 플라스틱 기판에 금속 산화물 반도체 트랜지스터를 구현을 하기가 어렵다. 따라서, 공정온도를 180 ℃ 이하로 낮출 필요가 있다. 또한, 금속 산화물 반도체는 대기중의 산소 및 수증기에 매우 민감하여 박막 트랜지스터의 특성에 매우 중요한 역할을 하는 back 채널을 보호막처리를 함으로써 보호 할 필요가 있다. 일반적으로 PECVD를 이용한 SiOx 및 SiNx 물질을 주로 채널 보호막으로 사용하지만, 이것은 플라즈마 손상과 back 채널과의 화학적 반응을 일으켜 박막 트랜지스터의 특성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 플라즈마에 대한 손상 및 화학적 반응을 줄이기 위해 자가 조립 단분자막 (OTS, Trichloro(octadecyl)silane)을 채널의 보호막으로 적용하고 이전에 연구된 용액공정을 이용한 PMMA (polymethylmethacrylate) 보호막 처리를 한 연구와 비교를 하여 금속 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 바이어스 안정성에 대한 효과를 연구하였다. 또한, 저온에서 금속 산화물 반도체를 형성하고 우수한 특성을 얻기 위해 184.9 와 253.7 nm의 짧은 파장의 빛을 (극자외선) 쬐어주어 화학적 반응이 일어나는 광활성화 반응을 이용하고 nitrate계열 전구체를 물 용매에 혼합하여 사용하였다. 물 용매는 유기 용매 보다 낮은 불순물 성분을 가지고 있기 때문에 더 높은 전기적 특성을 이끌 수 있다. 이러한 결과로, 용액공정을 이용한 금속 산화물 반도체의 우수한 안정성과 향상된 전기적 특성 및 광화학 활성화를 달성 하기 위해 효과적인 용액공정 보호막처리 방법과 nitrate 전구체 기반 물 용매 시스템을 제안하였다.
Solution processed metal oxide semiconductor thin film transistors (TFTs) have become attractive for their low manufacturing cost, simple process, and high throughput. Because of these advantages, we can enable the fabrication of low cost printed electronics. Despite their high performances and avai...
Solution processed metal oxide semiconductor thin film transistors (TFTs) have become attractive for their low manufacturing cost, simple process, and high throughput. Because of these advantages, we can enable the fabrication of low cost printed electronics. Despite their high performances and availability in solution-process, most of metal-oxide semiconductors have some disadvantages which are critical sensitivity to oxygen and water vapor in ambient atmosphere and required high temperature (more than 350 °C) annealing process to obtain reasonable electrical performances. Nevertheless, this high temperature annealing process severely hampers the realization of solution-processed metal-oxide TFTs on flexible substrate. Therefore, it is necessary to lower the process temperature typically under 180 °C Also, metal-oxide semiconductors have disadvantages such as critical sensitivity to oxygen and water vapor in air ambient atmosphere. So, it is necessary to protect channel by applying passivation layer because the back-channel effect has played the most important role in TFT performance. However, in terms of channel passivation, the channel passivation layer such as PECVD SiOx and SiNx is attributed to plasma damages and chemical reaction with back channel. Additionally, solution-processed passivation layers may induce abundant process to make cross-wiring and system integration. In this study, there are two type themes. First, Self-Assembled Monolayer (OTS, Trichloro(octadecyl)silane) was applied as a selective passivation to reduce the plasma damages and abundant processes. In addition, we compared with previously researched PMMA (polymethylmethacrylate) passivation and investigate the channel passivation effect on the bias-stability of the metal oxide semiconductor TFTs. Second, photochemical activation process which has used deep-ultraviolet irradiation (DUV) with 253.7 and 184.9 nm wavelength and aqueous solution mixed with nitrate precursor were applied to achieve high performance metal-oxide semiconductors at low temperature. Compared to organic solvent based solutions, the aqueous solutions lead to higher electrical performance which can be attributed to lower impurity components in the solution. With these results, the effective solution-processed passivation method and aqueous system based nitrate precursors were proposed to achieve high stability solution-processed metal-oxide semiconductors and improved electrical properties and photochemical activation, respectively.
Solution processed metal oxide semiconductor thin film transistors (TFTs) have become attractive for their low manufacturing cost, simple process, and high throughput. Because of these advantages, we can enable the fabrication of low cost printed electronics. Despite their high performances and availability in solution-process, most of metal-oxide semiconductors have some disadvantages which are critical sensitivity to oxygen and water vapor in ambient atmosphere and required high temperature (more than 350 °C) annealing process to obtain reasonable electrical performances. Nevertheless, this high temperature annealing process severely hampers the realization of solution-processed metal-oxide TFTs on flexible substrate. Therefore, it is necessary to lower the process temperature typically under 180 °C Also, metal-oxide semiconductors have disadvantages such as critical sensitivity to oxygen and water vapor in air ambient atmosphere. So, it is necessary to protect channel by applying passivation layer because the back-channel effect has played the most important role in TFT performance. However, in terms of channel passivation, the channel passivation layer such as PECVD SiOx and SiNx is attributed to plasma damages and chemical reaction with back channel. Additionally, solution-processed passivation layers may induce abundant process to make cross-wiring and system integration. In this study, there are two type themes. First, Self-Assembled Monolayer (OTS, Trichloro(octadecyl)silane) was applied as a selective passivation to reduce the plasma damages and abundant processes. In addition, we compared with previously researched PMMA (polymethylmethacrylate) passivation and investigate the channel passivation effect on the bias-stability of the metal oxide semiconductor TFTs. Second, photochemical activation process which has used deep-ultraviolet irradiation (DUV) with 253.7 and 184.9 nm wavelength and aqueous solution mixed with nitrate precursor were applied to achieve high performance metal-oxide semiconductors at low temperature. Compared to organic solvent based solutions, the aqueous solutions lead to higher electrical performance which can be attributed to lower impurity components in the solution. With these results, the effective solution-processed passivation method and aqueous system based nitrate precursors were proposed to achieve high stability solution-processed metal-oxide semiconductors and improved electrical properties and photochemical activation, respectively.
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