초록 ▼

본 연구는 유기 박막 트랜지스터(Thin-Film Transistor, TFT)의 특성 향상을 목표로 유기 반도체와 금속 전극 및 유기 반도체와 절연체 사이의 계면 최적화, 유기 반도체 성막 공정의 최적화, 유기 TFT 동작 특성 및 고분자를 사용한 일체형 전유기 TFT 제작 등에 관한 연구를 수행하였다. 유기 반도체막 형성 공정의 최적화를 위해 일반적인 열증착 기법을 포함하여 OMBD (Organic Molecular Beam Deposition)와 OVPD (Organic Vapor Phase Deposition) 기법을 사용한

본 연구는 유기 박막 트랜지스터(Thin-Film Transistor, TFT)의 특성 향상을 목표로 유기 반도체와 금속 전극 및 유기 반도체와 절연체 사이의 계면 최적화, 유기 반도체 성막 공정의 최적화, 유기 TFT 동작 특성 및 고분자를 사용한 일체형 전유기 TFT 제작 등에 관한 연구를 수행하였다. 유기 반도체막 형성 공정의 최적화를 위해 일반적인 열증착 기법을 포함하여 OMBD (Organic Molecular Beam Deposition)와 OVPD (Organic Vapor Phase Deposition) 기법을 사용한 기술에 관한 연구를 수행하였고, 소자에서의 고 기능성 계면 형성을 위해 금속 전극의 형성 조건 최적화 연구 및 고분자 절연충의 rubbing, 광배향 및 자기 정렬 단분자막 형성 기술에 대해 연구하였다. 그리고 유기 박막의 성능을 극대화할 수 있는 방안을 마련하기 위해 thermal annealing 시스템을 특수 제작하였고, magnetic field에 의한 유도 가열 기술에 대한 연구를 진행하여 국내 특허를 출원하였다. TOF(Time-of-Flight) 측정 결과를 통해 유기 반도체 내에서의 전하 이동 특성에 관한 자료를 확보할 수 있었고, 유기 TFT 소자의 신뢰도를 확보하기 위해 bias-stress에 따른degradation mechanism을 연구하였다. 또한 전도성 고분자와 유연한 플라스틱 기판을 사용하여 전유기 소자를 제작하여 소자 동작 특성 연구를 진행하였다. 이를 통해 향후 전유기 소자의 응용을 위한 거반을 마련함과 동시에 유기 단분자 혹은 소중합체를 사용하여 제작한 TFT와의 성능을 비교할 수 있는 기초 자료를 확보하였다. 그리고 유기 TFT를 집적회로, 디스플레이 소자의 구동회로 및 유기 전자 소자 등에 응용 할 수 있는 핵심 기술로서 유기 반도체 박막의 형상화 기술을 개발하였고, 이를 통해 특허를 출원하였다.본 연구진은 또한 유기 TFT의 특성을 극대화하기 위한 방법으로 공정 기술에 관한 연구뿐만 아니라 인하대학교 고분자공학과, 국민대 화학과, 화학연구소 등과 협동 연구를 통해 기능성 고분자 절연체의 합성, 유-무기 혼합 재료 합성 및 ALD (Atonic Layer Deposition) 기법을 이용한 자기 정렬 단분자막 형성 기술에 관한 결과를 확보하였다.이상 1단계 연구를 통해 본 연구진이 확보한 결과는 다수의 국내·외 학술대회 논문, 국내·외 저널에 논문 게재 및 특허 출원함으로써 학술적/산업적 재산권 확보에 기여하였다.

Abstract ▼

Recently, all organic displays (AODs) have attracted much attention Since they can be thin, light weight, and bendable with more advantages of low-power consumption and simple fabrication processes. Organic thin film transistor(유기 TFT) technologies should play a key role in the area of the AODs. The

Recently, all organic displays (AODs) have attracted much attention Since they can be thin, light weight, and bendable with more advantages of low-power consumption and simple fabrication processes. Organic thin film transistor(유기 TFT) technologies should play a key role in the area of the AODs. The performances of 유기 TFTs have gradually improved and some 유기 TFTs with pentacene semiconducting layers now become comparable and even superior to those of amorphous silicon(a-Si) TFTs, which results mainly from new polymeric dielectric materials, optimized film formation and annealing processes, and the control of interfacial orderings of. molecules in organic and/or polymeric thin films.Systematic researches for high-performance 유기 TFTs are relatively deficient in our country, compared to the advanced results obtained by foreign groups. Viewed in this light, we have purposed and carried out the research to develope the basic technologies for high-performance 유기 TFTs. We have developed and optimized novel unit fabrication processes to improve the performance of 유기 TFTs, and developed the fine lithographic patterning technology of pentacene film for TFT array fabrications. And also, interfacial characteristics between organic semiconductor and insulator (or metal electrodes) have been thoroughly investigated and some specific technologies for better interfacial characteristics have been obtained. New polymeric gate insulators, which possess inherent photo-reactivity or optimized surface energy for self-assembling, have been synthesized and applied to the 유기 TFT fabrications. Furthermore, all-polymer TFTs were fabricated and their operational mechanisms were investigated. As a result of this study, the basic technologies for high-performance 유기 TFTs have been achieved, even though much more research work is required continuously and more systematically.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• 목차...11
• 제 1 장. 연구개발과제의 개요...14
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황...17
• 제 1 절. 전유기/플렉시블 디스플레이...17
• 제 2 절. 유기 박막트랜지스터...18
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...23
• 제 1 절. 유기 박막 형성 공정 및 열처리 기술 연구...23
• 1. 유기 박막 형성 공정 최적화 및 기술 개발...23
• (1) 성막 속도 제어를 이용한 유기 반도체 막과 소자 특성 연구...23
• (2) OMBD 방식을 이용한 유기 박막 성막 공정 연구...25
• (3) OVPD 방식을 이용한 유기 박막 성막 공정 연구...33
• 2. 유기 박막의 열처리 기술 개발 및 특성 연구...35
• 제 2 절. 고효율 절연층 형성 기술 및 소재 개발 연구...39
• 1. 절연층 구조 및 소재에 대한 연구...39
• (1) 적층 구조의 절연층 특성 연구...39
• (2) PVAc 특성 연구i...40
• (3) Cross-linked PVP 특성 연구...42
• 2. 새로운 절연소재 개발 연구...46
• (1) 광반응기를 치환한 PVP의 합성 및 특성 연구...46
• (2) 자기정렬기를 치환한 Pf:의 합성 및 특성 연구...48
• (3) PVAc-Clay 혼합 절연체 개발 및 특성 연구...50
• (4) PVP-TiO₂ 혼한 짙천ill 개발 및 특성 연구...53
• (5) 새로운 절연체 개발...54
• 3. 절연층의 기타 특성 연구...55
• (1) PVP 막의 어닐링에 따른 특성 연구...55
• (2) PVP 막의 condensation 효과...56
• (3) PVP와 PMMA 절연 특성에 따른 소자 성능 비교...57
• 제 3 절 소자 내의 단위 계면에 대한 특성 연구...58
• 1. 금속-유기 반도체 계면 연구...58
• (1) Au 성막 속도 제어에 따른 유기 TFT 특성 연구...58
• (2) 유기 반도체-전극 계면 특성을 통한 유기 반도체 물질의 배향 짙서도 향상...60
• (3) O₂ plasma를 이용한 게이트 전극의 표면 처리 특성 연구...63
• (4) MNB 전극 도포 효과...67
• 2. 절연체-유기 반도체 계면 연구...69
• (1) Plasma를 이용한 PVP 표면 처리 특성 연구...69
• (2) UV 소자에 의한 PVP 표면 처리...71
• (3) ALD 법 을 이용하여 SAMs 처리한 PVP 특성 연구...72
• (4) 유기 반도체-절연체 계면 특성 향상을 통한 유기 반도체 물질의 배향 질서도 향상...74
• (5) OTS의 channel 도표 효과...76
• 3. 계면 면구 결과의 집적...77
• (1) 단위계면 특성 향상을 통한 유기 반도체 물질의 배향 질서도 향상 연구...77
• (2) OTS/MNB 처리 특성 연구...79
• 제 4 절. 유기 (고)분자를 사용한 전유기 소자의 제작...81
• 제 5 절. 유기 박막 형상화 기술 개발...86
• 제 6 절. 유기 TFT 특성 및 기타 관련 연구...94
• 1. PVP를 절연층으로 사용한 유기 TFT의 Bias stress 특성 연구...94
• 2. 유기 반도체 분자 배향 제어 특성 연구...96
• 3. 전극의 위치와 두께에 따른 소자 특성 연구...97
• 4. 관련 장비의 설계.제작...100
• (1) 유기물 정제 시스템 구축...100
• (2) 열처리용 특수 오븐의 설계ㆍ제자...101
• (3) 4"급 대면적 유기 박막 성막용 OVPD 시스템 설계 및 제작...101
• 5. 유기 TFT 및 TOF-PC 실험의 비교분석을 통한 전하수송 특성 연구...105
• 6. 전극/유기 반도체에서의 접촉 저항 감소를 통한 유기 TFT 성능 향상 연구...107
• 7. 용액 공정이 가능한 n-typc Flexible 유기 1 제작...111
• 제 7 절. 유기 TFT 응용 소자...113
• 1. Pentacene TFT를 이용한 IC 회로...113
• 2. 유기 TFT-OLED 단위 픽셀 설계 및 제작...114
• 3. AM-OLED 디스플레이 패널 설계...117
• (1) AM-OLED의 설계...117
• (2) AM-OLED의 설계 조건...119
• (3) AM-OLED 구동 치로 설계...122
• (4) AM-OLED 디스플레이 패널 제작...124
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...128
• 제 1 절. 연구개발목표 및 평가의 착안점...128
• 제 2 절. 연구개발목표의 달성도...134
• 제 3 절. 관련분야에의 기여도...149
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획...151
• 제 1 절. 연구개발결과의 활용...151
• 제 2 절. 추가연구의 필요성...153
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...155
• 제 7 장. 참고문헌...158
• Appendix...160
• I. 유기 TFT의 기본 구조...160
• II. TFT의 동작 원리...161
• III. 유기 반도체에서의 전자 및 정공의 전도 특성...164
• 핵심기술개발서업 기술개발성과 활용계획서...167
• 기술개발결과 활용계획서...168
• 기술개발요약서...182