초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 저비용, 친환경적 방식의 제조가 가능하도록, 유기반도체와 무기 반도체 모두를 용매가 아닌 기상의 젯을 이용하여, 마스크 없이 직접 형성하는 무용매 애디티브 방식으로 구현할 수 있는 핵심원천 기술을 개발한다. 이를 이용하여 고유연성, 투명성 등의 새로운 폼팩터와 표시기능, RF신호 정류를 통한 직류전원공급, 센싱/구동 등 다양한 기능이 집적된 스마트 레이블형 하이브리드 집적 시스템을 구현한다.

연구결과
기상 젯프린팅을 사용하여 기존의 인쇄공정의 고질적인 문제점인 용매에 의한 요염

연구의 목적 및 내용
본 연구는 저비용, 친환경적 방식의 제조가 가능하도록, 유기반도체와 무기 반도체 모두를 용매가 아닌 기상의 젯을 이용하여, 마스크 없이 직접 형성하는 무용매 애디티브 방식으로 구현할 수 있는 핵심원천 기술을 개발한다. 이를 이용하여 고유연성, 투명성 등의 새로운 폼팩터와 표시기능, RF신호 정류를 통한 직류전원공급, 센싱/구동 등 다양한 기능이 집적된 스마트 레이블형 하이브리드 집적 시스템을 구현한다.

연구결과
기상 젯프린팅을 사용하여 기존의 인쇄공정의 고질적인 문제점인 용매에 의한 요염과 인쇄 패턴의 커피링 현상 등이 해결됨과 동시에 고성능 진공증착 공정에 준하는 성능을 확보함으로써, 인쇄공정에 의한 고성능 고신뢰성 전자소자를 제작할 수 있는 기반을 확립. 이와 동시에 기상 젯프린팅을 유연 인쇄전자에 적용하기 위한 기술을 확보하고 다양한 응용기술 시연함으로써 실효성을 증명.

● 기상 젯프린팅으로 제작 가능한 반도체의 종류를 확장하고 소자 성능을 개선
- 무용매 기상 젯프린팅을 이용해 금속 전구체를 인쇄하고, UV 처리를 통해 산화물 반도체 제작. Indium Oxide를 제작 하고 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이동도 5㎠/Vs 달성
- 두 개의 전구체를 동시에 섞어 인쇄함으로써 다성분계 산화물 반도체를 제작하는 기술을 확립. Indium zinc oxide TFT를 제작하여 이동도와 온/오프비, 문턱 전압등의 특성이 종합적으로 우수한 소자를 제작.
- 고성능 유기물 반도체를 기상 젯프린팅에 적용하여 이동도 1㎠/Vs에 준하는 성능과 우수한 동작 안정성을 확보.

● 다양한 폼팩터에 대응할 수 있는 기반 기술 확립
- 기상 젯프린팅의 노즐 방사열 문제를 해결함으로써 PET등의 저가형 플라스틱 기판에 적용할 수 있는 기반 기술을 확립하고, 이는 즉 초저가 유연전자소자 제작 기술임.
- 투명전자소를 초저가 인쇄공정으로 제작할 수 있는 가능성 확인.

● 다양한 기능성 소자 및 회로를 제작하여 실효성을 증명
- 기상 젯프린팅을 사용한 산화물 nTFT과 유기물 pTFT를 사용하여 상보성 인버터를 제작함으로써 초저가 저전력 논리회로를 위한 기반을 확립.
- 유연 OLED signage를 제작함으로써 초저가 대면적 고성능 signage의 가능성을 확인.
- 기상 젯프린팅에 의한 능동구동 센서 어레이를 제작하여 회로제작의 기반 기술을 확보.
- RFID tag에 적용할 수 있는 정류기 제작 기술 및 모사 RFID tag 시연

연구결과의 활용계획
- 기상 젯프린팅을 이용한 다양한 반도체의 인쇄 및 대면적 회로 제작의 제반 기술을 확보하였으므로, 대면적고 복잡한 구조의 디스플레이, 기능성 소자 및 회로 등으로 확장. 이후 시제품 수준의 결과물을 목표로 확장해 나감. 특히 재료공학 등 다른 분야의 연구결과 또는 다른 인쇄기술과 결합하는 것이 효과적일 것.
- 노즐 개발을 통해 보다 높은 해상도의 패턴을 제작하는 기술을 확보하고, 리니어 노즐 또는 다중 노즐 시스템을 통해 대면적과 고생산량 기반 기술을 확보함으로써 사업화에 가까이 다가갈 수 있음. 최종적으로는 디스플레이 제작업체들과 연계하여 기술의 실효성을 검증하는 과정이 필요.
- RFID tag 등의 일회용 전자소자를 개발하는 업체와 함께 높은 가격 경쟁력을 가진 시제품 개발을 시도.

(출처:한글요약문 p.5)

Abstract ▼

Purpose & contents
This research aims at solvent-free additive processes based on vapor jets are developed for semiconductors. Finally, hybrid electronic systems will be demonstrated in a form of smart labels that have advanced functionality such as information display, RF rectifier, sensing and

Purpose & contents
This research aims at solvent-free additive processes based on vapor jets are developed for semiconductors. Finally, hybrid electronic systems will be demonstrated in a form of smart labels that have advanced functionality such as information display, RF rectifier, sensing and driver.

Result
The results resolved traditional bottle-nets of printed electronics such as degradation by solvent and coffee-ring shape by using vapor jet printing (VJP), thus give high performance that is comparable to which of the semiconductors by vacuum processes. Also the results proved viability of the proposed technique by demonstrating various functional devices and circuits.

● Enlarging the semiconductor group for VJP for higher performance
- Applying VJP to oxide semiconductors by using metal precursors and post UV treatment. TFT with indium oxide channel by VJP shows a mobility of up to 5 ㎠/Vs
- Ternary oxide semiconductors can be printed by VJP using co-deposition of two metal precursors and mixing chamber, and results in overally better TFT performance.
- VJP also can be applied to newly developed organic semiconductor, and caused a mobiliy of near 1 ㎠/Vs and good operational stability.

● VJP techniques for various form-factors
- By resolving the heat transfer problem form VJP nozzle to substrate, VJP could be applied onto plastics including PET.
- Transparent electronic devices was fabricated by using VJP.

● Various functional devices and circuits by VJP
- Complementary inverter by using VJP processed oxide and organic semiconductors
- Flexible OLED signage
- Active matrix sensor arrays with TFTs fabricated by VJP
- Rectifier and pseudo-RFID tags

Expected Contribution
- Applying VJP to larger and complex system including display or other functional circuits aiming at commercialized products. Expecially co-operation with other techniques such material engineering or other printing processes should be favorable.
- Fabricating patterns of higher resolution by improving nozzles. Developing mass production techniques such as linear nozzle and multi-nozzle systems to be more close to commercialization.
- Developing ultra-low cost electronics for disposable electronic products.

(출처:SUMMARY p.6)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 15 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 21 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 32 5. 연구결과의 활용계획 ... 34 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 35 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 36 8. 참고문헌 ... 36 9. 연구성과 ... 37 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 43 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 43 12. 기타성과 ... 46별첨1 ... 47별첨2 ... 64끝페이지 ... 68