한국화상학회지 (J. Kor. Soc. Imag. Sci. Tech.) 제27권 제3호 (p.94-99)

저전압 구동이 가능한 유기박막트랜지스터를 위한 유기-무기 하이브리드소재 유전체 박막제조

Organic-inorganic hybrid gate dielectrics for low-voltage organic thin-film transistors
키워드 :
Gate dielectric,Organic-inorganic hybrid,Thin-film transistors.

목차

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 실 험
   2-1. 시약 및 재료
   2-2. 유-무기 복합소재 전구체 합성
   2-3. 유-무기 복합소재 유전체 및 유기박막트랜지스터 제작
   2-4. 유-무기 하이브리드 유전체 박막 및 유기박막 트랜지스터 특성분석
3. 결과 및 고찰
   3-1. 유기물과 무기물의 하이브리드 유전체 박막의 특성 평가
   3-2. 유기물과 무기물의 하이브리드 유전체를적용한 유기반도체 기반 박막 트랜지스터
4. 결 론
References

초록

휘어지며 투명한 전자기기의 개발을 위해서 최근 유기반도체, 탄소기반 나노소재, 금속산화물 반도체등의 다양한 신소재 반도체 개발에 대한 연구가 관심을 받으며 지속적으로 발전하고 있다. 그러나, 이러한 신소재 반도체 기술의 꾸준하고 지속적인 발전에도 불구하고 트랜지스터를 구성하는 주요 소재중 하나인 유전체에 대한 연구는 반도체의 개발속도에 크게 미치지 못하여, 기계적인 휘어짐의 특성을 갖추고, 높은 캐패시턴스와 좋은 누전전류 특성을 갖는 새로운 유전체 개발에 대한 요구가 지속적으로 커지고 있다. 이에 본 연구는 저전압에서 구동 가능한 박막트랜지스터를 위한 유기-무기 하이브리드소재 박막을 개발하며 이를 저전압 구동이 가능한 유기박막트랜지스터에 적용하였다. 상대적으로 높은 유전상수를 갖는 염화하프늄 (HfO2)과 소수성기를 갖고 있으며 금속산화물과 공유결합이 가능한 실란산 기반의 유기물 (octadecyltrimethoxysilane)을 혼합한 전구체 용액을 합성하며 상대적으로 낮은 온도에서 열처리를 통해 얻을 수 있었다. 제조된 하이브리드 게이트 유전체 박막은 우수한 절연 및 유전체 특성과 함께 소수성 표면 특성을 가질 수 있었고 펜타센 유기박막트랜지스터로 응용하여 저전압에서 구동이 되며 우수한 트랜지스터 성능을 갖는 소자를 개발하였다.
Recent advances in semiconductor performance afforded by organic π-electron molecules, carbon-based nanomaterials, and metal oxides have been a central scientific and technological research focus over the past decade for flexible and transparent electronics. However, recent advances in semiconductor require corresponding advances in compatible gate dielectric materials, which exhibit excellent electrical properties such as large capacitance, high breakdown strength, low leakage current density, as well as mechanical flexibility. In this study, we report on the design, processing, and dielectric properties of organic/inorganic hybrid dielectric films for low-voltage operation of organic thin-film transistors (OTFTs). The hydrophobic hybrid dielectric films are easily fabricated by one-step spin coating of a hafnium chloride precursor in an octadecyltrimethoxysilane solution under ambient conditions, followed by thermal curing at low temperatures (approximately 150°C). These novel dielectrics exhibit excellent surface smoothness, great insulating property ,and high capacitance. Consequently, the hybrid dielectrics integrated into the pentacene OTFTs function at relatively low voltages with excellent TFT characteristics