KR101001471B1 - 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터 - Google Patents

표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터 Download PDF

Info

Publication number
KR101001471B1
KR101001471B1 KR1020030070549A KR20030070549A KR101001471B1 KR 101001471 B1 KR101001471 B1 KR 101001471B1 KR 1020030070549 A KR1020030070549 A KR 1020030070549A KR 20030070549 A KR20030070549 A KR 20030070549A KR 101001471 B1 KR101001471 B1 KR 101001471B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
organic
thin film
film transistor
insulating layer
organic thin
Prior art date
Application number
KR1020030070549A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050034840A (ko
Inventor
신중한
서은미
한국민
바마토브 이브게니
시바에브 발레리
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030070549A priority Critical patent/KR101001471B1/ko
Priority to US10/845,297 priority patent/US7417246B2/en
Priority to EP04256101A priority patent/EP1523050A3/en
Priority to JP2004291174A priority patent/JP4965067B2/ja
Priority to CNA2004101005013A priority patent/CN1617367A/zh
Publication of KR20050034840A publication Critical patent/KR20050034840A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101001471B1 publication Critical patent/KR101001471B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/466—Lateral bottom-gate IGFETs comprising only a single gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/115—Polyfluorene; Derivatives thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/151—Copolymers

Abstract

본 발명은 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판, 게이트전극, 유기절연층, 유기반도체 활성층 및 소스/드레인 전극을 포함하는 유기박막 트랜지스터에 있어서, 상기 유기절연층과 유기반도체 활성층의 계면간에 표면요철구조가 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터에 관한 것이며, 본 발명에 의해 유기절연층의 소재에 상관없이 유기 TFT 소자의 전기적 특성을 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.
유기박막 트랜지스터, 유기절연층, 유기반도체층, SRG(Surface Relief Grating), 표면요철구조, 전하 이동도

Description

표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막 트랜지스터 {Organic TFT having Enhanced Charge Carrier Mobility using Surface Relief Structure}
도 1은 일반적인 유기 TFT 구조를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 유기 TFT 구조의 일 예를 나타내는 단면도,
도 3은 간섭광을 이용한 격자(Surface Relief Grating)에 의해 표면요철구조를 형성하기 위한 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면,
도 4a 및 4b는 실시예 1에서 제조된 표면요철구조를 갖는 유기절연층의 AFM 이미지,
도 5a 및 5b는 실시예 3에서 제조된 소자의 표면요철구조에 따른 소스/드레인 전극의 증착방향을 나타내는 도면,
도 6은 실시예 3에서 제조된 유기 TFT 소자를 사용하여 측정된 전류전달특성곡선, 및
도 7은 실시예 3에서 제조된 유기 TFT 소자를 사용하여 측정된 전하 이동도곡선이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 게이트 절연층
102: 유기반도체 활성층
103: 기판
104: 게이트 전극
105: 소스/드레인 전극
1: Ar+ 레이저(Ar+ Laser)
2: 빔스플리터(Beam splitter)
3: 거울
4: 1/2 파장판(half-wave plate) 또는 1/4 파장판(quarter-wave plate)
5: 편광기(Polarizer)
6: 공간필터(Spatial Filter) + 대물렌즈(Objective Lens) + 핀홀(Pinhole)
7: 조준렌즈(Collimating Lens)
8: 시료
9: 회전비계(Rotational Stage)
10: 입사각(Incident Angle)
본 발명은 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판, 게이트전극, 유기절연층, 유기반도체 활성층 및 소스, 드레인 전극을 포함하는 유기박막 트랜지스터에 있어서, 상기 유기절연층과 유기반도체 활성층의 계면간에 표면요철구조가 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터에 관한 것이다.
최근 기능성 전자소자 및 광소자 등 광범위한 분야에서, 새로운 전기전자재료로서 섬유나 필름 형태로 성형이 용이하고 유연하며 전도성과 저렴한 생산비를 이유로 고분자재료에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 전도성 고분자를 이용한 소자 중에서, 유기물을 활성층으로 사용하는 유기박막 트랜지스터 (organic thin film transistor)에 관한 연구는 1980년 이후부터 시작되었으며, 근래에는 전 세계에서 많은 연구가 진행 중에 있다. 현재 유기 TFT는 능동형 디스플레이의 구동소자, 스마트 카드(smart card)와 인벤토리 택(inventory tag)용 플라스틱 칩에 그 활용이 예상되고 있다. 이러한 유기 TFT의 성능은 전하 이동도, 점멸비, 문턱전압, 반문턱전압(Sub-threshold Voltage) 등으로 평가하고 있으며, 펜타센 등을 유기활성층으로 사용할 경우 그 성능은 α-Si TFT에 접근할 정도로 많은 진전을 보이고 있다.
유기활성층 외에 유기 TFT에서 사용하고 있는 유기 절연막으로는 폴리이미 드, BCB(benzocyclobutene), 포토아크릴(Photoacryl) 등이 사용되고 있으나 무기 절연막을 대체할 정도의 소자 특성은 나타내지 못하고 있는 실정이다. 최근에 유기 TFT가 액정표시소자 뿐만 아니라 유기 EL을 이용한 플레시블 디스플레이 (flexible display) 구동소자까지 그 응용이 확대되면서 10 cm2/V-sec 이상의 전하 이동도가 요구되고 있으며, 제작 방법에 있어서도 플라스틱 기판에 올-프린팅(all printing)이나 올 스핀온(all spin on) 방식을 이용하는 습식방식이 연구되고 있다. 이를 위해서 유기 절연막은 공정이 간단할 뿐만 아니라 유기활성층의 형성에 유리한 조건을 제공함으로써 무기 절연막을 대신하여 소자에 적용시 유기 활성층의 그레인 크기를 증가시켜 소자의 이동도를 증가시킬 수 있는 유기 절연체의 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 1∼5 cm2/V-sec 정도의 전하 이동도가 보고되고 있으나 일반적으로 이들 유기 절연막의 경우 유전율이 3∼4 정도로, -30∼50V 정도의 높은 구동전압과 -15∼20V 정도의 높은 문턱전압이 요구된다. 이와 관련하여 유기절연체의 유전율을 높여서 이러한 문제를 해결하고자 하는 시도가 있는데, 구체적으로 유기 절연체의 유전 상수를 높이기 위한 방법으로 나노미터 크기의 강유전체(ferro-electric) 세라믹(ceramic) 입자를 절연 폴리머에 분산시키거나(미국특허 제6,586,791호), 고 유전율을 지니는 유기 금속을 폴리머와 혼합하여 사용하는 것이다. 그러나, 이와 같은 경우 세라믹 입자가 유기 활성층의 형성에 영향을 미쳐서 전하 이동도가 낮아지거나 또는 누설 전류가 커져서 절연 특성이 우수한 유기물과 이중구조로 사용하는 등의 문제를 지니고 있다. 이들 특성을 향상시켜 소 자에 응용하기 위해서는 전기 절연성이 우수하면서도 유기반도체의 배열을 증가시키는 유기 절연체의 개발이 필수적이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기절연층과 유기반도체 활성층 간의 계면에 표면요철구조를 형성하여, 유기 TFT의 전기적 특성, 특히 전하 이동도가 향상된 유기박막 트랜지스터를 제조하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 기판, 게이트전극, 유기절연층, 유기반도체 활성층 및 소스/드레인 전극을 포함하는 유기박막 트랜지스터에 있어서, 상기 유기절연층과 유기반도체 활성층의 계면간에 표면요철구조가 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면은 유기절연 고분자를 필름상으로 형성한 후, 적어도 하나 이상의 특정 파장을 갖는 광원으로부터 일정한 주기를 가지는 간섭 패턴으로 광을 입사시켜, 보강 간섭에 노광된 영역과 상쇄 간섭에 노광된 부분간에 기하학적 높이의 차이를 형성함에 의해 표면요철구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기절연층의 제조방법에 관한 것이다.
이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 유기 TFT 구조를 나타내는 단면도이며, 도 2는 본발명에 따른 유기 TFT 구조를 나타낸 단면도이다. 도 2에서 도시된 바와 같이 본 발명의 유기 TFT는 유기 절연층과 유기반도체 활성층 사이에 표면요철구조가 형성됨을 특징으로 한다. 그러나 상기 도면에 나타난 구조는 하나의 바람직한 구현예일 뿐으로 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 다양한 구조의 유기 TFT에 본 발명의 적용이 가능하다.
상기 유기절연층의 표면요철구조는 일반적으로 알려져 있는 기계적인 마찰(Rubbing)을 이용하여 격자를 형성하는 방법, 정전기력에 의한 분극(Poling)을 이용하여 격자를 형성하는 방법, 간섭광을 이용하여 격자를 형성하는 방법(Surface Relief Grating, 이하 'SRG'), 포토리소그래피(Photolithography)에 의해 격자를 형성하는 방법, 주형과의 접촉에 의하여 격자를 형성하는 방법(Imprinting or Embossing) 등을 사용할 수 있다.
이하에서는 SRG를 이용한 표면요철구조의 형성방법을 구체적으로 설명하고자 하나, 본 발명의 기술적 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.
도 3은 SRG에 의해 표면요철구조를 형성하는 방법의 일예를 나타낸 도면으로, 기판 위에 절연층 형성후 유기절연체로 사용한 고분자 물질의 물리적 혹은 화학적 반응을 유발할 수 있는 파장의 빛을 포함하는 레이저를 간섭계를 통하여 노광함으로서 요철구조가 형성된다. 보다 구체적으로는, 레이저(1)에서 나온 빔(beam)은 빔스플리터(2)를 통하여 두 개의 빔으로 나누어지고, 각각의 빔은 거울(3)에서 반사되어 대물렌즈와 핀홀을 포함하는 공간필터(6)를 통과하면서 빔의 크기가 확장 되어진다. 확장된 빔의 크기와 세기는 레이저의 세기와 대물렌즈의 선택에 따라 조절될 수 있다. 확장된 각각의 빔은 조준렌즈(7)에 의해 평행한 빔으로 만들어지고, 두 평행한 빔의 교차면에 시료 유리기판(8)이 배치된다. 상기 유리기판(8)은 유리기판에 수직인 축을 중심으로 360° 회전가능한 회전비계(9)에 접합되어 있다. 고분자 박막의 접착성과 후속 에칭 공정시 용이성을 위해 유리 기판의 표면에는 미리 SiO2 박막이 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 유리기판에 입사되는 두 빔의 입사각도(θ)는 브레그의 법칙(Bragg's law)에 의해 0∼90°로 조절이 가능하다. 또한 평행 빔들의 세기는 1/2 파장판(half-wave plate) 또는 1/4 파장판(quarter-wave plate)(4)을 사용하여 조절할 수 있으며, 편광기(5)를 사용하여 빔의 편광을 변화시킬 수 있다. 각각 평행한 두 개의 빔들이 형성하는 보강/상쇄 간섭은 삼각함수형태(sign profile)의 빛의 세기 분포를 보인다.
일정한 동일 파장(λ)을 가지는 두 입사 빔이 이루는 간섭의 주기(Λ)는 브레그의 법칙에 따라 다음과 같은 관계식을 가지며, 본 발명에서 Λ는 최종 디스플레이의 발광파장보다 작은 값을 갖도록 선택된다:
2Λ sinθ = λ
노광을 통해 Λ의 간격주기를 가지는 1차원의 격자 패턴이 유기절연층 표면에 형성된다.
상기와 같은 노광공정 후, 유기절연층의 표면요철구조를 안정화시키기 위하여 일정 파장을 갖는 빛에 노출시키거나 일정온도에서 일정시간 가열, 냉각할 수 있다.
본 발명에서 형성된 표면요철구조의 유기절연층은 이웃하여 형성된 소스/드레인전극이 일정방향을 나타낼 때 유기 TFT의 전기적 성능의 향상효과를 극대화할 수 있다. 구체적으로는 표면요철구조의 장축 방향이 전하의 소스전극과 드레인전극 간 최단이동방향인 채널길이방향과 서로 평행하게 형성되는 경우 바람직하다.
본 발명의 유기절연층으로 사용되는 물질로는 폴리올레핀, 폴리비닐, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리이미드 또는 이들의 유도체를 예로 들 수 있다. SRG 방법을 적용하는 경우에는 주쇄 또는 측쇄에 하기 화학식 1로 표시되는, 광이성화반응, 광가교화반응 또는 광중합반응을 일으키는 작용기가 포함된 고분자를 이용하는 것이 바람직하다.
Figure 112003037825530-pat00001
상기 작용기 중 시스/트랜스 광이성화 반응 또는 2+2 광고리생성반응을 일으키는 작용기의 예로서는 스틸벤, 부타디엔, 디벤조일에텐, 로돕신, 아조벤젠 등의 작용기가 유용하며, 특히 아조벤젠 단위(azobenzene moiety)가 포함된 고분자의 경 우 특정 파장의 광원이 일정한 주기를 가지는 간섭 패턴으로 입사될 경우 보강 간섭에 노광된 영역과 상쇄 간섭에 노광된 부분간에 기하학적 높이의 차이를 형성하는 특성을 가지고 있어서, SRG를 이용한 표면요철구조 형성시 보다 바람직하다.
이 이외에도 형성된 표면요철구조의 유기절연층의 구조안정화를 위해 빛 또는 열에 의해 라디칼중합반응 또는 광개환중합반응을 일으키는 작용기가 포함될 수 있다.
본 발명에서 유기절연층은 딥코팅(dip coating), 스핀코팅(spin coating), 프린팅(printing), 분무코팅(spray coating), 롤 코팅(roll coating) 등의 일반적인 습식공정을 이용하여 형성된다.
본 발명의 유기 TFT에서 유기반도체 활성층으로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 펜타센(pentacene), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene) 또는 이들의 유도체를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
게이트 및 소스, 드레인 전극으로는 통상적으로 사용되는 금속 또는 전도성고분자가 사용될 수 있으며, 구체적으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 인듐틴산화물(ITO), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), PEDOT (polyethylenedioxythiophene)/PSS(polystyrenesulfonate) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예 1: 표면요철구조의 유기절연층 형성
게이트 전극이 증착된 실리콘 기판 위에, 사이클로헥사논에 10wt%로 용해된 폴리(4-니트로페닐아조페닐옥시펜틸 메타크릴레이트-co-히드록시에틸 메타크릴레이트)(Poly(4-nitrophenylazophenyloxylpentyl methacrylate-co-hydroxyethyl methacrylate)) (Mw=35,000, MWD=2.5)를 500nm 두께의 박막으로 스핀코팅한 다음, 100℃의 핫플레이트 위에서 10분 동안 건조시켜 용매를 제거하였다. 건조된 기판을 파장 488nm의 아르곤 레이져 광원을 구비한 레이저 간섭계를 사용하여 노광하였다. 이때 레이저빔의 입사각도를 50°로 조절하여, 간격주기(Λ)와 깊이(h)가 각각 500nm와 50nm인 일축방향의 격자 패턴을 얻었다. 도 4a 및 4b는 제조된 유기절연층의 AFM 이미지를 나타낸다.
실시예 2: 표면요철구조의 유기절연층을 이용한 유기 TFT 소자 제작
실시예 1에서 제조된 표면요철구조를 갖는 유기절연층 위에 톨루엔에 1wt%로 용해된 폴리(디옥틸플루오렌-co-비티오펜)(Poly(dioctylfulorene-co-bithiophene))을 70nm 두께의 박막으로 스핀코팅하고, 100℃의 핫플레이트 위에서 30분 동안 건 조시켜 용매를 제거하였다. 제조된 활성층 위에 채널길이 100μm, 채널폭 2mm인 새도우 마스크를 이용하여 소스/드레인 전극을 증착하여 유기 TFT 소자를 제조하였다. 이때 채널길이 방향은 유기절연층 위에 형성된 표면요철구조의 장축 방향과 일치하도록 하였다.
제조된 소자를 사용하여 Semiconductor parameter analyzer(HP4155A)를 이용하여 전류의 전달특성곡선을 측정하고, 이로부터 전기적 특성을 하기 방법으로 측정하였다.
·전하 이동도는 하기 포화영역(saturation region) 전류식으로부터 (ISD)1/2 과 VG를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다:
Figure 112003037825530-pat00002
Figure 112003037825530-pat00003
Figure 112003037825530-pat00004
Figure 112003037825530-pat00005
상기 식에서, ISD는 소스-드레인 전류이고, μ 또는 μFET는 전하 이동도이며, C0는 산화막 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, VG는 게이트 전압 이며, VT는 문턱전압이다.
·문턱전압(Threshold Voltage, VT)은 (ISD)1/2와 VG 간의 그래프에서 선형부분의 연장선과 VG 축과의 교점으로부터 구하였다. 문턱전압은 절대값이 0에 가까워야 전력이 적게 소모된다.
·반문턱전압(Sub-threshold Voltage, VS)는 오프 상태의 전류에서 그 값이 10배 증가하는 영역의 기울기의 역수를 취하는 방법으로 구하였다. 반문턱(Sub-threshold)은 유기 TFT가 문턱전압에 도달하기 전 상태를 말하며, 반문턱기울기 (Sub-threshold slope)는 문턱전압에 이르기 전 게이트 전압의 변화에 대한 드레인 전류의 변화정도를 나타낸다. 보통 드레인 전류가 10배 증가하는데 필요한 게이트 전압의 변화량으로 나타내고, 단위는 V/dec이다. 이 값이 작을수록 게이트 전압의 채널전도도 제어 능력이 우수한 것으로 판단한다.
·Ion/Ioff 전류비는 하기 식으로 표현된다.
Figure 112003037825530-pat00006
상기 식에서 Ion은 최대 전류 값이고, Ioff는 차단누설전류(off-state leakage current)이며, μ는 전하 이동도이고, σ는 박막의 전도도이며, q는 전하량이고, NA는 전하밀도이며, t는 반도체 막의 두께이고, C0는 산화막 정전용량이고, VD는 드레 인 전압이다.
상기 식에서 볼 때 Ion/Ioff 전류비는 유전막의 유전율이 크고 두께가 작을수록 그 값이 커지므로 유전막의 종류와 두께가 전류비를 결정하는데 중요한 요인이 되며, 차단누설전류(off-state leakage current)도 작아지게 된다. 계산 방법은 온 상태의 최대 전류 값과 오프 상태의 최소 전류 값의 비로 구하였다.
·차단누설전류는 오프 상태일 때 흐르는 전류로서, 전류비에서 오프 상태에서 최소전류로 구하였다.
비교예 : 표면요철구조를 갖지 않는 유기 TFT 소자 제작
게이트 전극이 증착된 실리콘 기판 위에, 사이클로헥사논에 10wt%로 용해된 폴리(4-니트로페닐아조페닐옥시펜틸 메타크릴레이트-co-히드록시에틸 메타크릴레이트)를 500nm 두께의 박막으로 스핀코팅하고, 100℃의 핫플레이트 위에서 10분 동안 건조시켜 용매를 제거한 다음, 실시예 2에 나타내어진 것과 동일한 방법으로 유기 TFT 소자를 제조하였다.
상기 실시예 2 및 비교예에서 제조된 유기 TFT의 전기적 특성을 하기 표 1에 나타내었다.
전하 이동도
(cm2/V-sec)		 Vth
(V)		 Vss
(V/dec)		 Ion/Ioff
누설전류
(A)
실시예 2 0.035 -3 -5 1.5×102 6×10-10
비교예 0.001 -8 -13 6×10 4×10-10

실시예 3: 표면요철구조의 방향에 따른 소자 특성
실시예 1 및 2와 동일하게 실시하되, 표면요철구조의 장축방향과 채널길이방향이 각각 도 5a 및 5b에서 나타난 구조가 되도록 구성된 두개의 소자를 제작하였다. 이들 소자로부터 전류전달 곡선을 측정하여 도 6에 나타내었고, 전하이동도 곡선을 측정하여 도 7에 나타내었다. 한편 비교를 위해서 표면요철구조가 형성되지 않은 소자의 전류전달 곡선 및 전하이동도 곡선을 측정하여 이를 함께 표시하였다. 측정결과로부터 표면요철구조의 장축방향과 채널길이방향이 서로 평행한 소자의 경우(II)가 서로 수직한 소자의 경우(I)보다 향상된 전하 이동도를 나타냄을 알 수 있다. 또한, 서로 수직한 소자의 경우는 표면요철구조를 갖지 않는 경우에 비해 비슷하거나 오히려 월등한 특성을 보임에 따라 표면요철구조의 방향이 소자의 특성에 큰 영향을 미침을 알 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 유기박막 트랜지스터의 경우 사용되는 유기절연막 소재에 상관없이 유기박막 트랜지스터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 용이하고도 효율적인 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판, 게이트전극, 유기절연층, 유기반도체 활성층 및 소스/드레인 전극을 포함하는 유기박막 트랜지스터에 있어서, 상기 유기절연층과 유기반도체 활성층의 계면간에 표면요철구조가 형성되어 있고, 상기 유기절연층은 하기 화학식 1로 표시되는 광이성화반응, 광가교화반응 또는 광중합반응을 일으키는 작용기가 고분자의 주쇄 또는 측쇄에 포함된 폴리올레핀, 폴리비닐, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리이미드 또는 이들의 유도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
    [화학식 1]
    Figure 112010065418953-pat00018
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유기절연층이 딥코팅, 스핀코팅, 프린팅, 분무코팅, 또는 롤 코팅을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유기절연층의 표면 요철구조가 기계적인 마찰 (Rubbing)을 이용하여 격자를 형성하는 방법, 정전기력에 의한 분극(Poling)을 이용하여 격자를 형성하는 방법, 간섭광을 이용하여 격자를 형성하는 방법(Surface Relief Grating, 이하 'SRG'), 포토리소그래피(Photolithography)에 의해 격자를 형성하는 방법 또는 주형과의 접촉에 의하여 격자를 형성하는 방법(Imprinting or Embossing)을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
  6. 제 1항에 있어서, 표면요철구조의 장축방향이 전하의 소스전극과 드레인전극 간 최단이동방향인 채널길이 방향과 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 유기반도체 활성층이 펜타센, 구리 프탈로시아닌, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 유도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 게이트 및 소스, 드레인 전극이 금, 은, 알루미늄, 니켈, 인듐틴산화물, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리페닐렌비닐렌, 또는 PEDOT(polyethylenedioxythiophene)/PSS(polystyrenesulfonate)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 기판이 유리 또는 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터.
  10. 유기절연 고분자를 필름상으로 형성한 후, 적어도 하나 이상의 특정 파장을 갖는 광원으로부터 일정한 주기를 가지는 간섭 패턴으로 광을 입사시켜, 보강 간섭에 노광된 영역과 상쇄 간섭에 노광된 부분간에 기하학적 높이의 차이를 형성함에 의해 표면요철구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기절연층의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 유기절연 고분자가 적어도 하나 이상의 특정 파장을 갖는 광원에 반응하여 분자 구조적으로 시스/트랜스 광이성화 반응을 나타내는 아조 벤젠 단위를 주쇄 또는 측쇄에 포함하는 고분자인 것을 특징으로 하는 유기절연층의 제조방법.
KR1020030070549A 2003-10-10 2003-10-10 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터 KR101001471B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030070549A KR101001471B1 (ko) 2003-10-10 2003-10-10 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터
US10/845,297 US7417246B2 (en) 2003-10-10 2004-05-14 Organic thin film transistor enhanced in charge carrier mobility by virtue of surface relief structure
EP04256101A EP1523050A3 (en) 2003-10-10 2004-10-01 Organic thin film transistor enhanced in charge carrier mobility by virtue of surface relief structure
JP2004291174A JP4965067B2 (ja) 2003-10-10 2004-10-04 表面凸凹構造によって向上した電荷移動度を有する有機薄膜トランジスタ
CNA2004101005013A CN1617367A (zh) 2003-10-10 2004-10-10 以表面浮雕结构来增强载流子迁移率的有机薄膜晶体管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030070549A KR101001471B1 (ko) 2003-10-10 2003-10-10 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050034840A KR20050034840A (ko) 2005-04-15
KR101001471B1 true KR101001471B1 (ko) 2010-12-14

Family

ID=34309567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030070549A KR101001471B1 (ko) 2003-10-10 2003-10-10 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7417246B2 (ko)
EP (1) EP1523050A3 (ko)
JP (1) JP4965067B2 (ko)
KR (1) KR101001471B1 (ko)
CN (1) CN1617367A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11296289B2 (en) 2018-06-01 2022-04-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film transistor and method of manufacturing the same and thin film transistor panel and electronic device

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100669762B1 (ko) * 2004-11-15 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
KR20060090020A (ko) * 2005-02-04 2006-08-10 엘지전자 주식회사 3차원 구조의 활성층을 가지는 유기 박막 트랜지스터 및그 제조방법
JP4951878B2 (ja) * 2005-05-31 2012-06-13 ソニー株式会社 電界効果型トランジスタの製造方法
DE102005059608B4 (de) * 2005-12-12 2009-04-02 Polyic Gmbh & Co. Kg Organisches elektronisches Bauelement mit verbesserter Spannungsstabilität und Verfahren zur Herstellung dazu
JP5182775B2 (ja) 2006-03-22 2013-04-17 国立大学法人大阪大学 トランジスタ素子及びその製造方法、電子デバイス、発光素子並びにディスプレイ
US7759677B2 (en) * 2006-09-05 2010-07-20 Electronics And Telecommunications Research Institute Molecular electronic device including organic dielectric thin film and method of fabricating the same
KR100982952B1 (ko) * 2008-03-25 2010-09-17 홍익대학교부설과학기술연구소 단채널 효과를 방지하는 유기 박막 트랜지스터, 그것의제조방법 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판
US9336921B2 (en) 2013-12-17 2016-05-10 Dow Global Technologies Llc Electrically conducting composites, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
US9330809B2 (en) 2013-12-17 2016-05-03 Dow Global Technologies Llc Electrically conducting composites, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
KR101978944B1 (ko) * 2017-10-30 2019-05-15 성균관대학교 산학협력단 트랜지스터 및 이의 제조 방법
CN109803524B (zh) * 2019-03-11 2020-07-28 京东方科技集团股份有限公司 一种智能玻璃

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6060624A (ja) * 1983-09-13 1985-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示パネルおよびその製造方法
JPH0680776A (ja) * 1992-09-02 1994-03-22 Asahi Chem Ind Co Ltd ポリイミド前駆体及び組成物
US6326640B1 (en) * 1996-01-29 2001-12-04 Motorola, Inc. Organic thin film transistor with enhanced carrier mobility
JPH11218763A (ja) * 1998-02-03 1999-08-10 Hitachi Ltd 液晶表示素子の製造方法
JP5167569B2 (ja) * 1999-06-21 2013-03-21 ケンブリッジ・エンタープライズ・リミテッド トランジスタの製造方法
US6586791B1 (en) 2000-07-19 2003-07-01 3M Innovative Properties Company Transistor insulator layer incorporating superfine ceramic particles
US6943359B2 (en) 2001-03-13 2005-09-13 University Of Utah Structured organic materials and devices using low-energy particle beams
DE10126860C2 (de) 2001-06-01 2003-05-28 Siemens Ag Organischer Feldeffekt-Transistor, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung zum Aufbau integrierter Schaltungen
US6803092B2 (en) * 2001-06-26 2004-10-12 3M Innovative Properties Company Selective deposition of circuit-protective polymers
EP1405355B1 (en) 2001-07-09 2020-02-26 Flexenable Limited Progressive aligned deposition
JP4207430B2 (ja) * 2002-01-31 2009-01-14 Ｊｓｒ株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜の形成方法および液晶表示素子
WO2003067667A1 (fr) * 2002-02-08 2003-08-14 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Structure de semiconducteur organique, procede de production et dispositif a semiconducteur organique

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11296289B2 (en) 2018-06-01 2022-04-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film transistor and method of manufacturing the same and thin film transistor panel and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US20050077575A1 (en) 2005-04-14
KR20050034840A (ko) 2005-04-15
JP4965067B2 (ja) 2012-07-04
EP1523050A2 (en) 2005-04-13
CN1617367A (zh) 2005-05-18
EP1523050A3 (en) 2006-08-23
US7417246B2 (en) 2008-08-26
JP2005117042A (ja) 2005-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7605396B2 (en) Field effect type organic transistor and process for production t hereof
US6326640B1 (en) Organic thin film transistor with enhanced carrier mobility
US7095474B2 (en) Patterns of electrically conducting polymers and their application as electrodes or electrical contacts
JP5167569B2 (ja) トランジスタの製造方法
KR101001471B1 (ko) 표면요철구조에 의해 향상된 전하 이동도를 갖는 유기박막트랜지스터
KR100524552B1 (ko) 유기 게이트 절연막 및 이를 이용한 유기박막 트랜지스터
US20070259473A1 (en) Process to form tft gate dielectric with crosslinked polymer
US20070080346A1 (en) Organic thin film transistor array panel
US8202759B2 (en) Manufacturing method of organic semiconductor device
KR101102133B1 (ko) 박막 트랜지스터의 제조방법 및 그 방법에 의해서 제조되는 박막 트랜지스터를 포함하는 표시소자
KR20060079195A (ko) 박막 트랜지스터의 밀봉 방법
Lee et al. Flexible all-polymer field effect transistors with optical transparency using electrically conducting polymers
KR101249097B1 (ko) 유기절연막 조성물, 유기절연막의 형성방법 및 이에 의해형성된 유기절연막을 함유하는 유기박막 트랜지스터
KR20040078548A (ko) 보호층을 포함한 유기 반도체 전계효과 트랜지스터 및이의 제조방법
US8071422B2 (en) Method of fabricating thin film transistor including organic semiconductor layer and substrate
Motti et al. Probing device degradation and electric fields in polymeric field-effect transistors by SFG vibrational spectroscopy
JP2008166537A (ja) 有機半導体素子
JP2005158765A (ja) 電界効果型有機トランジスタおよびその製造方法
US20060202200A1 (en) Organic thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
KR100840006B1 (ko) 유기 ｔｆｔ를 위한 정렬 폴리머
JP2005072200A (ja) 電界効果型有機トランジスタ
JP5630364B2 (ja) 有機半導体素子の製造方法および有機半導体素子
JP5098270B2 (ja) 有機半導体素子の製造方法
Grzegorczyk et al. Optical and conductive properties of large-area liquid crystalline monodomains of terthiophene derivatives
KR101943261B1 (ko) 나노 어레이 구조체

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131122

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151116

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161118

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171120

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181119

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191119

Year of fee payment: 10