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논문 상세정보

Poly (4-vinylphenol) 게이트 절연체를 적용한 IGZO TFT의 열처리 온도에 따른 전기적 특성 분석

Electrical Characteristic Analysis of IGZO TFT with Poly (4-vinylphenol) Gate Insulator according to Annealing Temperature

Abstract

In this paper, IGZO thin film transistor (TFT) was fabricated with cross-linked Poly (4-vinylphenol) (PVP) gate dielectric for flexible, transparent display applications. The PVP is one of the candidates for low-temperature gate insulators. MIM structure was fabricated to measure the leakage current and evaluate the insulator properties according to the annealing temperature. Low leakage current ( <0.1nA/cm2 @ 1MV/cm ) was observed at $200^{\circ}C$ annealing condition and decreases much more as the annealing temperature increases. The electrical characteristics of IGZO TFT such as subthreshold swing, mobility and ON/OFF current ratio were also improved, which shows that the performance of IGZO TFTs with PVP can be enhanced by reducing the amount of incomplete crosslinking in PVP.

본문요약 

문제 정의
  • 이에 본 연구에서는 PVP의 가교결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 열 경화제를 첨가하여 저온에서 형성하였을 때에도 절연체 특성이 우수한 PVP 박막을 형성하고자 하였으며 열처리 온도에 따른 절연체 특성을 분석하였다.

    이런 유기물 중의 하나로 Poly (4-vinylphenol)(PVP)가 유기 소자에 적용된 결과들이 발표되고 있는데 단일 PVP의 경우 비교적 높은 누설전류 문제와 표면에 결함이 많아 계면 특성이 좋지 않은 문제점을 가지고 있다. [8] 이에 본 연구에서는 PVP의 가교결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 열 경화제를 첨가하여 저온에서 형성하였을 때에도 절연체 특성이 우수한 PVP 박막을 형성하고자 하였으며 열처리 온도에 따른 절연체 특성을 분석하였다. 이렇게 형성된 PVP 박막은 IGZO TFT에 게이트 절연 막으로 적용되었으며 이를 통해 PVP유기절연체/IGZO채널 구조 트랜지스터의 전기적인 특성을 확인하였다.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SiO2
기존의 게이트 절연체로 사용하는 SiO2의 장단점은 무엇인가?
형성 방법이 어렵지 않으면서도 내 전압 특성이 매우 우수하다는 장점이 있지만, 휘지 않는 특성과 공정 온도가 높다는 단점을 가지고 있다

투명유연소자의 경우 열 저항성이 낮은 플라스틱과 같은 기판에 제작되는 점을 고려할 때 저온 공정이 가능한 절연체의 선택과 적용이 더욱 중요해지기 때문이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 게이트 절연체를 살펴보면, SiO2의 경우 형성 방법이 어렵지 않으면서도 내 전압 특성이 매우 우수하다는 장점이 있지만, 휘지 않는 특성과 공정 온도가 높다는 단점을 가지고 있다. 최근 연구에서는 용액공정으로 제작된 저온 공정 SiO2가 보고되고 있지만, 절연 특성이 낮은 한계를 보인다 [2].

유기 절연체
유기 절연체의 장점은 무엇인가?
저온 용액 공정이 가능하여 Roll-to-Roll[6], ink-jet [7] 등의 방법을 통하여 대면 공정이 가능하다는 장점이 있다

이러한 무기절연체의 단점들로 인해 유연 소자에 적용을 위한 대체 물질로 유기 절연체가 연구되고 있는 상황이다. 유기 절연체의 경우 저온 용액 공정이 가능하여 Roll-to-Roll[6], ink-jet [7] 등의 방법을 통하여 대면 공정이 가능하다는 장점이 있다. 이런 유기물 중의 하나로 Poly (4-vinylphenol)(PVP)가 유기 소자에 적용된 결과들이 발표되고 있는데 단일 PVP의 경우 비교적 높은 누설전류 문제와 표면에 결함이 많아 계면 특성이 좋지 않은 문제점을 가지고 있다.

유기 절연체
유기 절연체 중 하나인 PVP가 가지는 문제점은 무엇인가?
단일 PVP의 경우 비교적 높은 누설전류 문제와 표면에 결함이 많아 계면 특성이 좋지 않은 문제점을 가지고 있다

유기 절연체의 경우 저온 용액 공정이 가능하여 Roll-to-Roll[6], ink-jet [7] 등의 방법을 통하여 대면 공정이 가능하다는 장점이 있다. 이런 유기물 중의 하나로 Poly (4-vinylphenol)(PVP)가 유기 소자에 적용된 결과들이 발표되고 있는데 단일 PVP의 경우 비교적 높은 누설전류 문제와 표면에 결함이 많아 계면 특성이 좋지 않은 문제점을 가지고 있다. [8] 이에 본 연구에서는 PVP의 가교결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 열 경화제를 첨가하여 저온에서 형성하였을 때에도 절연체 특성이 우수한 PVP 박막을 형성하고자 하였으며 열처리 온도에 따른 절연체 특성을 분석하였다.

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