본 논문에서는 유연/인쇄 전자 기술을 활용해 고성능의 유기물 반도체 기반 트랜지스터를 개발하고, 이를 통해 인공지능용 반도체 및 폴리모픽 전자회로에 응용하기 위해 공액구조 고분자 반도체 소재의 광파 어닐링 방법에 따른 특성 향상 효과를 연구하였다. 일반적으로 열처리를 위해 가장 많이 활용되는 핫플레이트의 경우 반도체 소자 특성의 균일도 문제와 높은 온도 및 열-용량으로 인한 플라스틱 기판 사용의 제한, 긴 어닐링 시간 등의 문제로 인해 실제 산업에서 활용하는데 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 광파를 활용한 효과적인 유기물 반도체 필름의 열처리 공정을 개발함으로써 Roll-to-Roll 방식의 고속/대면적 인쇄 공정에 적합한 열처리 방법과 반도체 층 전체의 높은 결정화도 유도를 통한 성능 향상과 소자 균일도 개선을 위한 방법을 개발하였다.

Roll to roll system을 기반으로 한 인쇄 전자는 유기 박막 트렌지스터(OTFTs), 디스플레이 그리고 센서와 같은 장치를 제작하는데 유용하다. 그 중에서 그라비어 인쇄는 인쇄 전자에 가장 유망한 고속도 roll to roll 기술로서 자리매김하고 있다. 본 연구에서, 우리는 전통적으로 그라비어 인쇄에 사용되어 왔던 저점도 잉크의 단점, 즉 낮은 패턴 충실도와 전도성을 개선하고자 trench 패턴을 기반으로 한 그라비어 연구를 수행하였다. 특히, 미세패턴 형성을 위해 새로운 나노 입자의 실버 페이스트 잉크를 제작하였고 고점도 잉크가 trench로 잘 채워지지 않는 단점을 극복하기 위한 flooding 기술을 소개하였다. 또한, 이러한 환경에 맟는 doctoring 및 printing 조건들을 최적화 시키는 연구를 수행함으로서 printing reliability를 높이고자 하였다. 그 결과 line width 20 ㎛, 두께 2 ㎛ 그리고 resistivity가 1.3E-05 Ωcm인 균일한 패턴을 인쇄할 수 있었다.

In this study, an oxygen plasma treatment was used as a low temperature debinding method to form a conductive copper feature on a flexible substrate using a direct printing process. To demonstrate this concept, conductive copper patterns were formed on polyimide films using a copper nanoparticle-based paste with polymeric binders and dispersing agents and a screen printing method. Thermal and oxygen plasma treatments were utilized to remove the polymeric vehicle before a sintering of copper nanoparticles. The effect of the debinding methods on the phase, microstructure and electrical conductivity of the screen-printed patterns was systematically investigated by FE-SEM, TGA, XRD and four-point probe analysis. The patterns formed using oxygen plasma debinding showed the well-developed microstructure and the superior electrical conductivity compared with those of using thermal debinding.

최근프린팅기술은 전자부품소재 산업의 대형화 및 저가격화의 해법으로 기대되고 있다. 특히 전자부품소재 프린팅 기술 중 잉크젯공정은 최신 디스플레이용 전극소재, PCB, FPCB 및 기타 소재공정에 이용하려는 움직임이 활발히 진행되고 있다. 그러나 잉크젯 기술은 재료의존도 비중이 높은 기술로서 소재(금속잉크)의 개발이 최우선시 되어야한다. 전자부품소재용 금속잉크에 사용되는 금속 나노입자는 우수한 전기전도성과 산업적응용이 가능해야 한다. 따라서 최근 연구되고