[논문]유기물 처리 절연막의 누설전류 및 펜타센 증착 표면에 생긴 그레인 크기 사이의 상관관계

오데레사; 김홍배; 손재구

유기물 처리 절연막의 누설전류 및 펜타센 증착 표면에 생긴 그레인 크기 사이의 상관관계
Correlation between Leakage Current of Organic Treated Insulators and Grain Size of Pentacene Deposited film 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.43 no.6 = no.348, 2006년, pp.18 - 22

오데레사 (청주대학교 전자정보공학부) , 김홍배 (청주대학교 전자정보공학부) , 손재구 (청주대학교 전자정보공학부)

초록
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묽은 n-octadecyltrichlorosilane를 여러 가지 비율로 섞어 만든 유기물에 따라 처리된 $SiO_2$ 절연막의 특성에 대하여 분석하고 펜타센 증착 표면에 생긴 그레인 크기 사이의 상관관계를 조사하였다. 전압-전류 특성 곡선에 의한 누설전류의 증가량이 유기물 처리 농도에 따라 비례적으로 증가하지 않았으며, 0.3 % 처리 농도에서 누설전류가 가장 작게 나타났다. 0.3 % 처리 농도의 $SiO_2$ 절연막은 유무기 복합적인 하이브리드 특성을 나타내고 있으며, 펜타센이 증착된 후 표면 사진에서 그레인 크기가 가장 작게 성장된 것을 확인하였다. 반면에 유기물 특성의 절연막 혹은 무기물 특성의 절연막 위에서 펜타신 물질이 증착후 그레인 크기는 점점 증가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The inspection of surface properties under n-octadecyltrichlorosilane treated $SiO_2$ film was carried out by current-voltage characteristic and the scanning electron microscope. The voltage at zero current in low electric field is the lowest at 0.3 % OTS treated $SiO_2$ film with hybrid type. $SiO_2$ films changed from inorganic to hybrid or organic properties according to the increase of OTS content. OTS treated $SiO_2$ films with hybrid properties decreased the leakage currents, and the grain size of pentacene deposited sample was also the most small at the hybrid properties. The perpendicular generation of pentacene molecular was related with the surface of insulators. The surface with hybrid properties decreased the grain size, but that with inorganic or organic properties increased the grain size.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 묽은 n-octadecyltrichlorosilane를 여러 가지 비율로 섞어 만든 유기물에 따라 처리된 SiCfe 절연막이 유기물 특성, 하이브리드 특성 그리고 무기물 특성을 나타내는 지를 확인하고 각각의 특성을 갖는 샘플에 펜타센을 열 증착방법으로 증착한 후, 표면에 생긴 그레인 크기 사이의 상관관계를 조사하였다. 분석 장비로 IMhz에서 동작하는 HP 4155A semiconductor parameter 분석기와 field emission scanning electron microcopy(HITACHI S-4200)를 이용하였다.

제안 방법

SiO₂ 절연막을 유기물처리를 하여 표면의 특성을 변화시키고 누설전류를 측정 분석하였다. OTS 처리된 S1O₂ 절연막중에서 하이브리드 특성을 갖는 0.

대상 데이터

분석 장비로 IMhz에서 동작하는 HP 4155A semiconductor parameter 분석기와 field emission scanning electron microcopy(HITACHI S-4200)를 이용하였다.

성능/효과

누설전류를 측정 분석하였다. OTS 처리된 S1O₂ 절연막중에서 하이브리드 특성을 갖는 0.3% 샘플에서 누설전류가 가장 작았으며, 펜타센 증착 후 그레인의 크기가 작게 나타났다. 하이브리드 특성의 유기물 박막은 OTFT를 위한 이상적인 게이트 절연막의 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
원래 탄소성분을 포함한 고분자 유기화합물은 절연체로서 많이 사용되었으나 C=C 이중결합에 의한 국부화 현상에 의해 전자의 이동성이 쉽게 일어난다는 특성을 이용하여 전도체로서 사용가능한 많은 연구가 이루어져 왔다.『2〕유기물 트랜지스터의 전송체로서 가장 널리 사용되고 있는 펜타센은 전기적인 특성이 우수하지만 기판 표면의 특성이 따라 이동도가 많이 차이를 나타내고 있어서 독립적인 높은 이동도를 갖는데 한계가 있는 것 으로 알려 져 있다.'3四 따라서 펜타센 유기 박막을 증착하기 이전에 게이트 절연막의 특성을 연구하는 것이 필연적이다.
그림 3은 OTS 처리량에 따른 누설전류가 0인 경우 바이어스 전압에 대한 결과를 그래프로 나타내었다. 곡선의 유형은 OTS처리량에 따라 선형적이지 않으며, 그래프 전체적으로 보면 누설전류의 절대값은 0.3% 샘플에서 가장 작게 나타나는 것을 알 수 있다. 그래프의 비선형성은 OTS처리에 의해 SiOz 절연막의 특성이 서로 다른 원인에 의해 변해가고 있다는 것을 의미하며, +바이어스 전압에 대한이러한 경향성은 -바이어스 전압의 경우에서도 마찬가지로 적용되고 있다는 것을 확인해주고 있다.
3% 샘플에서 가장 작게 나타나는 것을 알 수 있다. 그래프의 비선형성은 OTS처리에 의해 SiOz 절연막의 특성이 서로 다른 원인에 의해 변해가고 있다는 것을 의미하며, +바이어스 전압에 대한이러한 경향성은 -바이어스 전압의 경우에서도 마찬가지로 적용되고 있다는 것을 확인해주고 있다.
OTS 처리된 SiO₂ 절연막처럼 유기물처리를 하게 되면 막의 특성은 일반적으로 유기물특성의 박막, 하이브리특성의 박막, 무기물 특성의 박막 3종류로 나뉘게 된다 m 그림 3에서 급격한 불연속적인 곡선을 보여주는 것도 이러한 이유 때문이다. 본 실험에서 실시한 OTS 처리된 SiOs 절연막은 0.1% 와 0.2% 샘플은 무기물 특성을 나타내고, 0.3% 샘플은 하이브리드 특성, 0.4%와 0.5% 샘플처럼 OTS 처리량이 많을수록 유기물 특성을 갖는다고 할 수 있다.
3% 샘플에서 누설전류가 가장 작았으며, 펜타센 증착 후 그레인의 크기가 작게 나타났다. 하이브리드 특성의 유기물 박막은 OTFT를 위한 이상적인 게이트 절연막의 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

참고문헌 (11)

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