본 연구에서는 유기박막트랜지스터(OTFT, Organic Thin film Transistor)에 응용을 위해 용액(soluble) 공정을 통하여 제작된 pentacene 박막의 특성을 분석하여 pentacene 박막의 OTFT 소자에 적용 가능성을 조사하였다. Pentacene을 용해시키기 위해 toluene과 chloroform의 두 종류의 용제를 사용하였으며, 이들 용제가 pentacene 박막의 특성에 미치는 영향을 연구하였다. Pentacene 용액은 ITO/Glass 기판위에 spin-coating 법으로 유기 반도체 박막을 제작하여 각 박막의 표면형상, 결정화 특성과 전기적 특성을 조사하였다. AFM을 이용한 표면 형상 관찰 결과 chloroform을 이용한 pentacene 박막이 toluene을 이용한 박막에 비하여 표면 거칠기가 개선되는 경향을 보여주었다. XRD회절 분석 결과 모든 pentacene 박막 시료에서 결정화가 되지 않은 비정질 형태를 보여주었다. Hall effect measurement 분석 결과 chloroform 용제를 이용한 pentacene 박막이 toluene용제를 사용한 시료에 비해 보다 우수한 전기적 특성을 나타내었다. 즉, chloroform에 용해된 pentacene 박막의 경우 전하농도와 이동도는 $-3.225{\times}10^{14}\;cm^{-3}$와 $3.5{\times}10^{-1}\;cm^2\;V^{-1}{\cdot}S^{-1}$를 각각 나타내었다. 또한 비저항은 약 $2.5{\times}10^2\;{\Omega}{\cdot}cm$를 얻었다.
본 연구에서는 유기박막트랜지스터(OTFT, Organic Thin film Transistor)에 응용을 위해 용액(soluble) 공정을 통하여 제작된 pentacene 박막의 특성을 분석하여 pentacene 박막의 OTFT 소자에 적용 가능성을 조사하였다. Pentacene을 용해시키기 위해 toluene과 chloroform의 두 종류의 용제를 사용하였으며, 이들 용제가 pentacene 박막의 특성에 미치는 영향을 연구하였다. Pentacene 용액은 ITO/Glass 기판위에 spin-coating 법으로 유기 반도체 박막을 제작하여 각 박막의 표면형상, 결정화 특성과 전기적 특성을 조사하였다. AFM을 이용한 표면 형상 관찰 결과 chloroform을 이용한 pentacene 박막이 toluene을 이용한 박막에 비하여 표면 거칠기가 개선되는 경향을 보여주었다. XRD 회절 분석 결과 모든 pentacene 박막 시료에서 결정화가 되지 않은 비정질 형태를 보여주었다. Hall effect measurement 분석 결과 chloroform 용제를 이용한 pentacene 박막이 toluene용제를 사용한 시료에 비해 보다 우수한 전기적 특성을 나타내었다. 즉, chloroform에 용해된 pentacene 박막의 경우 전하농도와 이동도는 $-3.225{\times}10^{14}\;cm^{-3}$와 $3.5{\times}10^{-1}\;cm^2\;V^{-1}{\cdot}S^{-1}$를 각각 나타내었다. 또한 비저항은 약 $2.5{\times}10^2\;{\Omega}{\cdot}cm$를 얻었다.
In this study, the pentacene thin films were prepared by the soluble process, and characterized fur the application of the organic thin film transistor(OTFT) device. To dissolve the pentacene material, two kinds of solvents such as toluene and chloroform were used, and the effects of these solvents ...
In this study, the pentacene thin films were prepared by the soluble process, and characterized fur the application of the organic thin film transistor(OTFT) device. To dissolve the pentacene material, two kinds of solvents such as toluene and chloroform were used, and the effects of these solvents on the properties of pentacene thin films coated on ITO/Glass substrate were investigated. Pentacene thin films were prepared by using spin-coating methode and characterized the surface morphology, crystalline and electrical properties. From the AFM measurement, the surface morphology of the pentacene film dissolved with chloroform was improved compared with the one dissolved with toluene solvent. XRD measurement showed that all prepared pentacene film samples were amorphous crystal phases without crystallization of the films. The electrical properties of the pentacene film dissolved with chloroform showed better results than the ones using toluene solvent by hall measurement system. The carrier concentration and the mobility values of pentacene films using chloroform solvent were found to be $-3.225{\times}10^{14}\;cm^{-3}$ and $3.5{\times}10^{-1}\;cm^2{\cdot}V^{-1}{\cdot}S^[-1}$, respectively. The resistivity was about $2.5{\times}10^2\;{\Omega}{\cdot}cm$.
In this study, the pentacene thin films were prepared by the soluble process, and characterized fur the application of the organic thin film transistor(OTFT) device. To dissolve the pentacene material, two kinds of solvents such as toluene and chloroform were used, and the effects of these solvents on the properties of pentacene thin films coated on ITO/Glass substrate were investigated. Pentacene thin films were prepared by using spin-coating methode and characterized the surface morphology, crystalline and electrical properties. From the AFM measurement, the surface morphology of the pentacene film dissolved with chloroform was improved compared with the one dissolved with toluene solvent. XRD measurement showed that all prepared pentacene film samples were amorphous crystal phases without crystallization of the films. The electrical properties of the pentacene film dissolved with chloroform showed better results than the ones using toluene solvent by hall measurement system. The carrier concentration and the mobility values of pentacene films using chloroform solvent were found to be $-3.225{\times}10^{14}\;cm^{-3}$ and $3.5{\times}10^{-1}\;cm^2{\cdot}V^{-1}{\cdot}S^[-1}$, respectively. The resistivity was about $2.5{\times}10^2\;{\Omega}{\cdot}cm$.
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문제 정의
S 값이 현저히 저하하는 결과를 나타내 었다. 따라서 이들 시료에 대해 R.M.S 값이 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
본 연구에서는 OTFT(organic thin film transistor) 제직을 위해 chloroform과 toluene의 두 종류의 용매를 사용하여 spin-coating법 으로 pentacene 박막을 형성 하고, 이들 반도체 박막의 표면 형상, 결정성 및 전기적 특성에 대하여 조사, 연구하였다. 유기 반도체 물질로서 pentacene을 각 solvent 별루 완전한 용해 조건을 조사한 결과 chloroform의 경 우 20(TC에서 1시간 동안, toluene을 사용한 경우에는 에서 30분 동안 교반후 완전히 용해되 었다.
이점을 이용하여 유기 용매(solvent)에 녹여액 상으로 만들어 spin-coating이 나 printing방법 을 사용하여 간단한 방법으로 증착할 수 있다. 본 연구에서는 Pentacene을 용해하기 위한 용해제로 chlorofdrm과 toluene을 사용하였으며 각각의 용매에 대하여 pentacene의 농도와 용해 조건을 다르게 하여 pentacene 박막의 표면 형상과 결정화 특성을 관찰하여 이들 조건이 pentacene 박막의 전기적 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
그러나 진공 증착 공정은 대량화 및 대형화 산업화 특면에서 공정이 복잡하고 제조비용이 많이 든다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 단점 을 극복하기 위하여 pentacene을 유기 용매에 용해 하여 solution process를*7)이용하여 pentacene 박막을 제작하고 표면형상, 결정학적, 전기적 특성을 관찰함으로써 soluble 공정을 통해 제작된 pentacene 박막이 유기 박막트랜지스터의 채널 막으로 적용이 가능한지 여부를 조사하고자 한다. Pentacenee 저분자 물질로서 기상 증착법 에 의 하여 증착되 어 왔으나 Diels-Alder reaction에 의해 적 정열을 주게 되면 벤젠 고리 계열의 solvent에 녹게 된다.
제안 방법
후 특성을 평 가하였다. ChloToftjrm과 toluene을 사용하여 교반된 pentacene 용액을 120℃, 30분간 후속 열처리(annealing)를 실시하였다. Toluene 용매로 용해한 pentacene을 spin coating한 박막의 경우 120T에서 annealing을 하였을 경우 증발하는 현상이 나타나 박막의 손상을 줄이기 위하여 annealing 온도를 60℃, 30분으로 재설정하였다.
Chloroform과 toluene 용매로 교반된 pentacene 용액 에 대해 2000 rpm의 회 전속도로 코팅 된 pentacene 박막의 전기적 특성을 조사하기 위해 hall effect 측정을 실시 하고 표 4에 그 결과를 제시 하였다. Chloroform 용매 를 사용한 pentacene 박막의 경우 toluene을 사용한 시 료에 비해 더욱 양호한 전기적 특성을 나타내었다.
Chloroform과 toluene 용매를 사용하여 ITO/ Glass 기판위에 코팅 한 pentacene 박막의 표면 형상을 알아보기 위하여 0.5 wt% 농도어)서, 1500rpm과 2000 rpm으로 20초간 spin-coating 한 시료의 AFM 표면 형상을 조사하였다.
CtHmQrm과 toluene 용매를 사용하여 교반된 pentacene 용액(합성조건은 표 1과 표 2 참조)을 1500, 2000, 2500 rpm의 회전 속도로, 20초간 spincoater를 사용하여 ITO/Glass 기판위에 pentacene 박막을 형성하였다.
Solution 공정 을 통하여 제 작된 pentacene 박막의결정화 상태와 표면 형상을 알아보기 위하여 XRD(X-ray diffraction) 분석과 dimension 3100 scanning probe microscope# 이용한 AFM(atomic force microscopy) 분석을 실시하였다.
Spin-speedS 2500 rpm 이상으로 코팅 (coating) 하였을 때 ITO/Glass 기판의 각 모서리 부분에서 증착되지 않는 결함이 발견되어 이에 따라 spin speed를 1500 rpm과 2000 rpm으로 설정하여 코팅한 후 특성을 평 가하였다. ChloToftjrm과 toluene을 사용하여 교반된 pentacene 용액을 120℃, 30분간 후속 열처리(annealing)를 실시하였다.
ChloToftjrm과 toluene을 사용하여 교반된 pentacene 용액을 120℃, 30분간 후속 열처리(annealing)를 실시하였다. Toluene 용매로 용해한 pentacene을 spin coating한 박막의 경우 120T에서 annealing을 하였을 경우 증발하는 현상이 나타나 박막의 손상을 줄이기 위하여 annealing 온도를 60℃, 30분으로 재설정하였다. 표 3은 용매에 따른 pentacene 박막의 spin coating 형성 조건을 보여준다.
성능/효과
Chloroform을 사용하여 pentacene 박막을 제작하였을 때 전기적 특성은 toluene을 사용하여 제작된 pentacene 박막에 비하여 우수한 특성을 보였다. 이때 캐리어 농도(carrier concentration)는 3.
근래에 이르러 무기물을 이용한 Si을 기반으로 한 무기 물 반도체 외에 반도체 성질을 갖는 유기물을 이용한 반도체 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 卜3)유기물을 이용한 반도체는 최근의 전자산업의 기술 방향에 맞게 경 량화, 박형화가 가능하고, TFT-LCD, OLED, E-paper 등의 디스플레이 소자에 적용이 가능할 뿐만 아니라 휨성 디스플레이 구동 소자로서 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 또한 스마트카드, RFID tag, 착용 컴퓨터 등 응용 분야가 상당히 광범위하여 많은 연구가 진행 중이다.
수 있었다. 결국 본 연구에 사용된 용매의 종류와 농도에 관계없이 soluble 공정을 통하여 형성된 pentacene 박막은 비정질 특성을 나타내었다. 그러나 반도체 채널막으로서 이동도를 증가시키기 위해서는 pentacene 박막의 결정화 특성이 요구된다.
본 연구에서는 2000 rpm으로 chlorofdrm 용매를 사용하여 코팅한 pentacene 박막(R.M.S: 0.85 nm) 의 경우가 toluene 용매를 사용한 박막(RM.S: 1.26 nm)에 비해 R.M.S 값이 현저히 저하하는 결과를 나타내 었다. 따라서 이들 시료에 대해 R.
용매에 따른 pentacene 박막의 결정화 특성을 확인하기 위하여 pentacene 넌/므小이 증착되지 않은 ITO/Glass 기판과 결정 특성을 비교하였다, Pentacene 박막과 ITO 박막의 XRD 결정 피크 (pe亦) 에는 변화가 없는 동일한 피크를 나타내었으며 pentacene 박막이 비정 질(amorphous) 상태임을 확인할 수 있었다. 결국 본 연구에 사용된 용매의 종류와 농도에 관계없이 soluble 공정을 통하여 형성된 pentacene 박막은 비정질 특성을 나타내었다.
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