초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 직접 프린팅 공정기술을 바탕으로 전극, 유전체 그리고 반도체층을 플라스틱 기판 위에 형성하여 고성능 Flexible 유기박막 트랜지스터를 제작하는 것임. 이러한 연구 목적은 다음과 같은 세부연구목표를 통하여 성공적으로 달성하였음.
● 유기박막 트랜지스터를 잉크젯 프린팅공정으로 제작하기 위한 One-step 직접 프린팅 기술 개발
● 미세 Channel 제작을 위한 고해상도 하이브리드 직접 프린팅 기술 개발
● 미세 선폭, 최적화된 구조 및 형상을 가지며 우수한 스위칭 특성

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 직접 프린팅 공정기술을 바탕으로 전극, 유전체 그리고 반도체층을 플라스틱 기판 위에 형성하여 고성능 Flexible 유기박막 트랜지스터를 제작하는 것임. 이러한 연구 목적은 다음과 같은 세부연구목표를 통하여 성공적으로 달성하였음.
● 유기박막 트랜지스터를 잉크젯 프린팅공정으로 제작하기 위한 One-step 직접 프린팅 기술 개발
● 미세 Channel 제작을 위한 고해상도 하이브리드 직접 프린팅 기술 개발
● 미세 선폭, 최적화된 구조 및 형상을 가지며 우수한 스위칭 특성과 신뢰성이 확보된 All-direct-printed OTFT의 제작 및 평가
연구결과
● 미세 전극 패턴 및 박막 제작을 위한 One-step 직접 프린팅 기술 개발
√ 전극용 메탈잉크 및 전도성 폴리머와 유전체 및 유기반도체 잉크의 합성
√ OTFT 제작에 사용되는 각 잉크의 분사 최적화 및 분사 가능 범위 확보
√ Plasma 또는 SAM(Self Assembled Monolayer) 등을 활용한 기판의 젖음성 (Wettability) 제어 및 표면처리된 기판의 화학적, 물리적 특성 평가
√ 각 잉크에 적합한 Printing methodology의 개발 및 패턴 Morphology 평가를 통한 직접 프린팅 공정 최적화
√ 인쇄된 패턴에서 발생하는 머드크랙 및 유체학적 불안정성 (Line bulge/Coffee ring effect) 최소화
● 미세 Channel 제작을 위한 고해상도 하이브리드 직접 프린팅 기술 개발
√ 소수성(Hydrophobic) 용액 프린팅으로 형성된 Surface wettability contrast를 이용한 Self-aligned 미세 Channel 형성 기술 개발
√ 잉크젯 직접 프린팅과 Soft lithography 용합 공정을 통한 미세 Channel 제작 기술 개발
√ 미세 Channel을 형성시키는 Laser ablation 공정 및 AFM(Atomic Force Microscopy)과 Probe station의 Probe tip을 활용한 Nano-machining 기술 개발
√ 직접 프린팅 공정과 하이브리드 공정의 효과적인 Cross-linking 기술 개발
√ 고해상도 미세 패턴 제작을 위한 Electrohydrodynamic(EHD) Jet Printing 시스템 개발
● 미세 선폭, 최적화된 구조 및 형상을 가지며 우수한 스위칭 특성과 신뢰성이 확보된 All-direct-printed OTFT 제작 및 평가
√ 높은 유전상수를 갖는 유전체층 및 Multi-layer 구조 제작을 위한 잉크젯 프린팅 공정 최적화
√ OTFT 제작에 적합한 새로운 저온 급속 소결공정 개발 (Intense pulsed light sintering and Electrical sintering)
√ 미세 Channel 간격을 가지는 All-direct-printed OTFT 제작 공정 확립
√ 트랜지스터의 구조, 형상, 재료 그리고 박막의 두께 최적화
√ 최적 변수에 대한 반복 실험을 통한 통계적 데이터 확보 및 신뢰성 확보
연구결과의 활용계획
● 기존 잉크젯 프린팅 공정의 해상도 한계를 극복할 수 있는 고해상도 하이브리드 직접 프린팅 기술 개발
● 플렉서블 디스플레이용 Backplane이나 대면적 센서 제작을 위한 인쇄기반 OTFT array 공정 기술개발
● 산화물 반도체 물질을 이용한 고성능의 산화물 TFT 소자 및 TFT array 제작

Abstract ▼

Purpose&contents
The project objective is to develop flexible organic transistors composed of electrodes, dielectric and semiconductor layers that are fabricated based on the high-resolution direct printing like inkjet printing. This main goal has been achieved successfully through the detailed s

Purpose&contents
The project objective is to develop flexible organic transistors composed of electrodes, dielectric and semiconductor layers that are fabricated based on the high-resolution direct printing like inkjet printing. This main goal has been achieved successfully through the detailed sub-targets as follows:
● Development of One-step direct printing techniques for inkjet-printed organic transistors
● Hybrid direct printing for fabricating narrow channels in organic transistors
● Fabrication of evaluation of all-direct-printed flexible organic transistors with narrow channel, optimum architecture, excellent transfer characteristics and high reliability
Result
● Development of One-step direct printing techniques for fabricating fine electrode and film patterns
√ In-house composition of necessary inks such as metal inks, conductive polymer inks, dielectric inks and semiconducting polymer inks
√ Optimization of jetting process for individual inks used in OTFT fabrication
√ Control of surface wettability of flexible substrates using plasma or SAM and chemical and physical surface characterizations of the surface-treated substrates
√ Development of proper printing methodology for each ink and optimization of direct printing process through evaluation of pattern morphology
√ Minimization of mud crack and hydrodynamic instabilities such as coffee stain and line bulges that occur in inkjet-printed patterns
● Development of high-resolution hybrid direct printing techniques for narrow channel
√ Fabrication of self-aligned narrow channel using surface wettability contrast which is generated by printing hydrophobic solution
√ Fabrication of narrow channel by combining inkjet direct printing with soft lithography
√ Laser ablation and nano-machining using probe tip of AFM or probe station for fabricating narrow channel
√ Effective cross-linking of direct printing and hybrid processes
√ EHD Jet printing system for fabrication of high-resolution fine patterns
● Fabrication and evaluation of all-direct-printed flexible organic transistors with narrow channel, optimum architecture, excellent transfer characteristics and high reliability
√ Optimization of inkjet printing processes for fabricating dielectric layers having high dielectric constant and multi-layer structure
√ Development of low-temperature rapid sintering processes such as intense pulsed light sintering and electrical sintering for OTFT fabrication
√ Establishing fabrication process for all-direct-printed OTFT with narrow channel
√ Optimization of architecture, materials and thickness for each component in organic transistor
√ Ensuring the reliability of flexible organic transistors using statistical analysis
Expected Contribution
● Development of high-resolution hybrid direct printing techniques to overcome the resolution limitation of the current inkjet printing process
● Fabrication of printed OTFT array for OTFT backplane in a flexible display or large-area sensor
● Fabrication of high performance oxide TFT and TFT array using oxide semiconductor materials

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• ⊙ 연구개발의 필요성 ... 7
• ⊙ 연구개발의 목적 및 범위 ... 8
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• ⊙ 국외 현황 ... 10
• ⊙ 국내 현황 ... 11
• ⊙ 본 연구의 차별성 ... 12
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• ⊙ 유기박막 트랜지스터를 잉크젯 프린팅 공정으로 제작하기 위한 One-step 직접 프린팅 기술 개발 ... 13
• ⊙ 미세 Channel 제작을 위한 고해상도 하이브리드 직접 프린팅 기술 개발 ... 31
• ⊙ 미세 선폭, 최적화된 구조 및 형상을 가지면 우수한 스위칭 특성과 신뢰성이 확보된 All-direct-printed OTFT 제작 및 평가 ... 45
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 75
• ■ 1차년도 연구목표 ... 75
• ■ 2차년도 연구목표 ... 75
• ■ 3차년도 연구목표 ... 75
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 76
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 78
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 81
• 8. 참고문헌 ... 82
• 9. 연구성과 ... 83
• 10. 기타사항 ... 87