[논문]Direct Printing법에 의해 제작된 OTFT용 source & drain 전극용 전도성 페이스트 제조

이미영; 남수용; 김성현

Direct Printing법에 의해 제작된 OTFT용 source & drain 전극용 전도성 페이스트 제조
The Manufacture of Conductive paste for OTFT source & drain contacts Fabricated by Direct printing method 원문보기

이미영 (부경대학교) , 남수용 (부경대학교) , 김성현 (한국전자통신연구원)

We studied about conductive pastes of the source-drain contacts for OTFTs(organic thin-film transistors) fabricated by direct printing(screen printing) method. We used Ag and conductive carbon black powder as the conductive fillers of pastes. The conductive pastes were manufactured by various dispersing agents and dispersing conditions and source-drain contacts with $100{\mu}m$ of channel length were fabricated. We could obtain the OTFTs which exhibited different field-effect behaviors over a range of source-dram and gate voltages depending on a kind of conductive fillers used conductive pastes.

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문제 정의

본 연구에서는 스크린 마스크를 이용하여 원하는 부분에 패턴과 막을 동시에 형성할 수 있는 직접 인쇄법의 한 종류인 스크린 인쇄법을 이용하여 유기 트랜지스터의 source-drain 전극층을 형성하였다. 이를 위해, 스크린 인쇄적성 및 source-drain 전극특성을 갖춘 전도성 페이스트가 필요하고, 본 실험에서는 이러한 특성을 만족하는 전도성 페이스트의 제조에 대하여 연구하였다. 전도성 필러로써는 전기 저항치 및 hole mobility를 고려하여 Ag 와일 함수가 높은 전도성 카본블랙을 사용하였고, 과 바인더는 열 건조 타입의 아크릴 수지를 사용하였다.

제안 방법

또, 전도성 카본 블랙 (HIBLACK 40B2, KCB)의 경우, 전도성을 높이기 위해 일반 카본 블랙에 비해 입자경이 작고, 비표면적이 크며, structure가 발달되어 있어, 그 분산은 매우 어렵다.屮 따라서 다양한 분산제(BYK Chemie)를 사용하여, 그 분산성 및 전기 저항성을 검토하였다. 페이스트 제조 조건을 표 2에, 제조 과정을 그림 1에 각각 나타내었다.
따라서, 분산제 대신, Ag powdei■의 표면을 acid, amine, thiol 등으로 소량 코팅하여, 분산성 향상 및 전도성을 동시에 얻으려 하였다. 또, 전도성 카본 블랙 (HIBLACK 40B2, KCB)의 경우, 전도성을 높이기 위해 일반 카본 블랙에 비해 입자경이 작고, 비표면적이 크며, structure가 발달되어 있어, 그 분산은 매우 어렵다.
분산제 종류에 따른 전도성 카본블랙의 분산성 및 Ag powder 표면의 코팅 물질에 따른 Ag 페이스트의 분산성을 각각 검토하였다. 또, 제조된 전도성 페이스트률 이용하여 SiO₂ 기판 위에 전극층을 인쇄한 뒤, 유기 반도체인 pentacene을 진공열증착하여 OTFT 디바이스를 제작하였고, 전도성 페이스트의 필러 종류 및 함량에 따른 OTFT 디바이스의 특성을 검토하였다.
본 연구에서는 OTFT용 source서rain전극의 특성믈 갖추면서, 스크린 인쇄에 의해 100伽의 패턴을 형성할 수 있는 전도성 페이스트를 제조하였다. 전도성 파우더로써 Ag 와 carbon black을 사용하였고, 분산성이 나쁜 두 필러의 분산성 향상을 우I해, 표면 코팅 및 적절한 분산제를 사용하여, 100伽의 패턴이 얻어질 수 았는 페이스트를 제조하였다.
본 연구에서는 스크린 마스크를 이용하여 원하는 부분에 패턴과 막을 동시에 형성할 수 있는 직접 인쇄법의 한 종류인 스크린 인쇄법을 이용하여 유기 트랜지스터의 source-drain 전극층을 형성하였다. 이를 위해, 스크린 인쇄적성 및 source-drain 전극특성을 갖춘 전도성 페이스트가 필요하고, 본 실험에서는 이러한 특성을 만족하는 전도성 페이스트의 제조에 대하여 연구하였다.
전도성 필러로써는 전기 저항치 및 hole mobility를 고려하여 Ag 와일 함수가 높은 전도성 카본블랙을 사용하였고, 과 바인더는 열 건조 타입의 아크릴 수지를 사용하였다. 분산제 종류에 따른 전도성 카본블랙의 분산성 및 Ag powder 표면의 코팅 물질에 따른 Ag 페이스트의 분산성을 각각 검토하였다. 또, 제조된 전도성 페이스트률 이용하여 SiO₂ 기판 위에 전극층을 인쇄한 뒤, 유기 반도체인 pentacene을 진공열증착하여 OTFT 디바이스를 제작하였고, 전도성 페이스트의 필러 종류 및 함량에 따른 OTFT 디바이스의 특성을 검토하였다.
인쇄된 패턴은 광학현미경 (Olympus BX60, Japan) 에 의해 50배율에서 관찰되었다. 인쇄된 source-drain 전극 위에 p-type 유기 반도체인 pentaceneW 진공 열증착하여 OTFT 디바이스를 제작하였고, 그 특성을 4146B parameter analyzer(Agilenet)에 의해 측정하였다.
전도성 페이스트를 제조하였다. 전도성 파우더로써 Ag 와 carbon black을 사용하였고, 분산성이 나쁜 두 필러의 분산성 향상을 우I해, 표면 코팅 및 적절한 분산제를 사용하여, 100伽의 패턴이 얻어질 수 았는 페이스트를 제조하였다. 그리고 hole mobility 0.
제조한 전도성 페이스트의 분산성에 대한 평가는 연화도 측정 (grindometer) 및 PSA(ELS-Z, OTSUKA electronics) 를 통해 측정하였다. 전도성 페이스트는 SiO₂ 기판 위에 500mesh SUS 망사로 된 스크린 마스크를 이용하여 반자동 스크린 인쇄기(BS-150ATC, 반도산업(주))로 인쇄되어졌고, 열건조되었다.

대상 데이터

통해 측정하였다. 전도성 페이스트는 SiO₂ 기판 위에 500mesh SUS 망사로 된 스크린 마스크를 이용하여 반자동 스크린 인쇄기(BS-150ATC, 반도산업(주))로 인쇄되어졌고, 열건조되었다. 인쇄된 패턴은 광학현미경 (Olympus BX60, Japan) 에 의해 50배율에서 관찰되었다.
이를 위해, 스크린 인쇄적성 및 source-drain 전극특성을 갖춘 전도성 페이스트가 필요하고, 본 실험에서는 이러한 특성을 만족하는 전도성 페이스트의 제조에 대하여 연구하였다. 전도성 필러로써는 전기 저항치 및 hole mobility를 고려하여 Ag 와일 함수가 높은 전도성 카본블랙을 사용하였고, 과 바인더는 열 건조 타입의 아크릴 수지를 사용하였다. 분산제 종류에 따른 전도성 카본블랙의 분산성 및 Ag powder 표면의 코팅 물질에 따른 Ag 페이스트의 분산성을 각각 검토하였다.

성능/효과

carbon black의 경우도, 사용한 분산제가 모두 동일 함량(SOP(solid on pigment) 50%)으로 첨가됐음에도, carbon black powder의 표면 특성에 맞는 분산제의 경우, 우수한 분 산성을 나타내었다. 특히 안료 친화성 그룹을 가진 블록 코폴리머 용액인 분산제 C와 안료 친화성 그룹을 가지면서 고분자량의 코폴리머인 E의 경우 우수한 분산 특성을 나타내었다. 그림 4에는 스크린 인쇄에 의해 얻어진 source-drain 전극의 패턴을 나타내었다.

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