KR20070082676A - 유기박막 트랜지스터의 제조방법 및 그에 의해 제조된유기박막 트랜지스터 - Google Patents

유기박막 트랜지스터의 제조방법 및 그에 의해 제조된유기박막 트랜지스터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속 산화물 소스/드레인 전극 및 유기 반도체층을 포함하는 유기박막 트랜지스터를 제조함에 있어서, 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막(Self-Assembled Monolayer, SAM) 형성 화합물로 처리하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법에 의하면 소스/드레인 전극을 이루는 금속 산화물의 일함수(Work Function)를 유기 반도체 물질의 일함수 보다 증가시킴으로써 전하이동도가 향상됨과 아울러, 게이트 절연막의 특성향상 및 유기절연체의 히스테리시스(hysteresis)가 감소된 유기박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.
유기박막 트랜지스터, 소스/드레인 전극, 금속 산화물, 자기조립단분자막, 라이브 이온, 산처리, UV 오존처리, 어닐링

Description

유기박막 트랜지스터의 제조방법 및 그에 의해 제조된 유기박막 트랜지스터 {Method for Fabricating Organic Thin Film Transistor and Organic Thin Film Transistor Using The Same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 유기박막 트랜지스터의 단면 개략도,
도 2는 본 발명에 사용되는 라이브 이온의 원리를 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 2에 의해 제조된 유기박막 트랜지스터의 전류전달특성곡선이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
10: 기판 20: 게이트 전극
30: 게이트 절연막 40: 소스 전극
50: 드레인 전극 60: 자기조립단분자막
70: 유기 반도체층
본 발명은 유기박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속 산화물 소스/드레인 전극 및 유기 반도체층을 포함하는 유기박막 트랜지스터를 제조함에 있어서, 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 라이브 이온(live ion)을 함유하는 자기조립단분자막(Self Assembled Monolayer, SAM) 형성 화합물로 처리하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
유기 반도체는 반도체 특성을 나타내는 공액성 유기 고분자인 폴리아세틸렌이 개발된 후, 유기물의 특성 즉 합성방법의 다양함, 섬유나 필름 형태로의 성형의 용이함, 유연성, 전도성, 저렴한 생산비 등으로 인해 새로운 전기전자 재료로서 기능성 전자소자 및 광소자 등 광범위한 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다.
이러한 전도성 고분자를 이용한 소자 중에서, 유기물을 활성층으로 사용하는 유기박막 트랜지스터에 관한 연구는 1980년 이후부터 시작되었으며, 근래에는 전 세계에서 많은 연구가 진행 중에 있다. 상기 유기박막 트랜지스터는 Si 박막 트랜지스터와 구조적으로 거의 같은 형태로서 반도체 영역에 Si 대신 유기물을 사용한다는 차이점이 있다.
이러한 유기박막 트랜지스터는 기존의 실리콘 박막 트랜지스터와 비교할 때, 플라즈마를 이용한 화학증착(CVD)이 아닌 상압의 프린팅 공정에 의한 반도체층의 형성이 가능하고, 필요에 따라서는 전체 공정이 플라스틱 기판을 이용한 연속공정(Roll to Roll)에 의해 달성될 수 있어서, 저가의 트랜지스터를 구현할 수 있다는 큰 장점이 있다. 따라서, 유기박막 트랜지스터는 능동형 디스플레이의 구동소자, 스마트 카드(smart card), 인벤터리 태그(inventory tag)용 플라스틱 칩 등 다양한 분야에 그 활용도가 예상되고 있다.
그러나 한편, 유기박막 트랜지스터는 기존의 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 전하이동도가 낮고, 구동전압 및 문턱전압이 높다는 문제점도 있다. T. N. Jackson 등은 펜타센(pentacene)을 이용하여 0.6cm2ㆍV-1ㆍsec-1의 전하이동도를 달성함으로써 유기박막 트랜지스터의 실용화 가능성을 보다 높였으나, 상기의 경우에도 여전히 전하이동도는 만족스럽지 않을 뿐만 아니라, 100V 이상의 구동전압 및 실리콘 박막 트랜지스터의 50배 이상에 해당하는 문턱전압이 필요한 문제점이 있다.
특히, 바텀 컨택(bottom contact)형 또는 탑 게이트(top gate)형 구조의 유기박막 트랜지스터의 경우, 펜타센 등의 유기 반도체 물질이 게이트 절연막 보다 소스/드레인 전극에서 상대적으로 잘 자라지 않는 특성을 가지며, 소스/드레인 전극을 이루는 금속 물질에 비해 높은 일함수(Work Function)를 가짐에 따라 상기 소스/드레인 전극과 유기 반도체층 사이에 쇼트키 배리어(Schottky barrier)가 형성됨으로써, 유기박막 트랜지스터의 전하이동도가 더욱 낮아지는 문제점이 있다.
이와 관련하여 미국특허공개 제2004/0161873호는 유기박막 트랜지스터의 전기적 성능, 특히 전하이동도를 향상시키기 위한 방법으로, 유기 반도체층을 증착하기 전에 소스/드레인 전극의 노출된 표면을 사이올기(thiol functional group)를 함유하는 자기조립단분자막 화합물(Self-Assembled Monolayer Compound)로 처리하 는 유기박막 트랜지스터의 제조방법을 개시하고 있으나, 상기 화합물은 금(Au)과 같은 금속 표면에만 잘 결합할 뿐, ITO(indium-tin oxide)와 같은 금속 산화물(metal oxide)에는 잘 결합하지 않음으로써, 금속 산화물로 이루어진 소스/드레인 전극 및 유기 반도체층을 포함하는 유기박막 트랜지스터에 있어서는 상기 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 한국특허출원 제2005-56196호는 소스/드레인 전극의 소수성 특성변화 및 전하이동도를 향상시키기 위한 방법으로, 금속산화물 소스/드레인 전극의 표면을 술폰산기를 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 화합물은 소스/드레인 전극과 유기 반도체층 사이에 쇼트키 배리어를 최소화하고, 금속산화물상의 물리적 흡착 또는 화학적 결합을 통하여 접촉저항을 줄여줌으로써 전하이동도를 향상시켰으나, 표면상 가교를 통해 얻어지는 유기절연체에서 가교중합 반응 등의 부산물인 수소이온(H+) 등과 같은 금속이온들은 유기 절연체 구성 재료 자체 특성에 의해 주로 발생되며 실제 소자 구동상 신뢰성(reliability)면에서 커다란 이슈가 되는 히스테리시스의 추가 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리하여, 금속 산화물의 일함수(work function)를 유기 반도체 물질의 일 함수 보다 증가시키고, 그에 따라 높은 전하이동도를 나타낼 뿐만 아니라, 절연막과 반도체막 사이에 라이브 이온을 도입하여 부하된 전하에 따라 적절한 이온을 제공하거나 저지함으로써 히스테리시스를 감소시켜 주는 우수한 유기박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면은 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속 산화물 소스/드레인 전극 및 유기 반도체층을 포함하는 유기박막 트랜지스터를 제조함에 있어서, 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면 및 절연막을 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막(Self Assembled Monolayer, SAM) 형성 화합물로 처리하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
"라이브 이온(live ion)"이란 아민(amine), 카르복실산(carboxylic acid) 등과 같이 수용상태 혹은 전하가 부하되는 등 주변 환경에 따라 산화/환원이 이루어져 이온화(ionization)가 일어나는 치환기를 의미하며 특히 수소기 (H+ ion)를 제공/흡수하려는 경향이 강하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 한 측면은 상기 방법에 의해 제조된 유기박막 트랜지스터에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 한 측면은 상기 유기박막 트랜지스터를 이용하여 제조된 표시소자에 관한 것이다.
이하, 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속 산화물 소스/드레인 전극 및 유기 반도체층을 포함하는 유기박막 트랜지스터를 제조함에 있어서, 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면 및 절연막을 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막(Self Assembled Monolayer, SAM) 형성 화합물로 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법에서 제조할 수 있는 유기박막 트랜지스터의 구조는 바텀 컨택(Bottom Contact)형을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 유기박막 트랜지스터의 제조방법은 (1) 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; (2) 상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계; (3) 상기 게이트 절연막 위에 금속 산화물 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; (4) 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면 및 절연막 표면에 자기조립단분자막을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 절연막 및 금속 산화물 소스/드레인 전극 위에 유기 반도체층을 형성하는 단계를 진행하여 바텀 컨택 구조의 소자를 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 목적을 금속 산화물의 일함수(work function)를 유기 반도체 물질의 일함수 보다 증가시켜 그에 따라 전하이동도를 증가시키는 목적으로 한정할 시에는 탑 게이트(Top Gate)형 구조를 제조할 수 있다. 전하이동도 증가를 위한 탑 게이트형 유기박막 트랜지스터의 구조는 (1) 기판 위에 금속 산화물 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; (2) 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극 표면에 자기조립단 분자막을 형성하는 단계; (3) 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극 사이에 유기 반도체층을 형성하는 단계; (4) 상기 유기 반도체층 위에 절연막을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 절연막 위에 게이트 전극을 형성하는 단계를 진행하여 제조할 수도 있다.
트랜지스터 히스테리시스를 감소시키는 목적일 경우에는 탑 컨택(Top Contact)형 구조가 가능하다. 히스테리시스 감소를 위한 탑 컨택형 유기박막 트랜지스터의 제조방법은 (1) 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; (2) 상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계; (3) 상기 게이트 절연막 표면에 자기조립단분자막을 형성하는 단계; (4) 상기 표면처리된 게이트 절연막 위에 유기 반도체층을 형성하는 단계; (5) 상기 절연막 및 유기 반도체 층 위에 금속 산화물 소스/드레인 전극을 형성하는 단계를 진행하여 탑 컨택 구조의 소자를 제조할 수도 있다.
이를 단계적으로 설명하면 하기와 같다. 하기 과정은 바텀 컨택형 유기박막 트랜지스터의 제조방법을 기준으로 설명되지만, 본 발명의 제조방법은 탑 게이트형 구조의 유기박막 트랜지스터에도 동일한 방식으로 적용이 가능하다.
(1) 단계
먼저, 통상적인 방법에 따라, 기판을 세척하여 불순물을 제거하고 증착(deposition) 및 패터닝(patterning)하여 게이트 전극을 형성한다.
이 때, 본 발명의 유기박막 트랜지스터가 형성되는 기판은 유리, 실리콘, 플 라스틱 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 유기박막 트랜지스터에 있어서, 게이트 전극의 소재로는 통상 사용되는 금속 또는 전도성 고분자가 사용될 수 있으며, 구체적으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 인듐틴산화물(ITO), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), PEDOT(polyethylenedioxythiophene)/PSS(polystyrenesulfonate) 혼합물 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
(2) 단계
기판 위에 게이트 전극이 형성되면, 그 위에 통상적인 방법에 의해 게이트 절연막을 형성한다.
이 때, 본 발명의 유기박막 트랜지스터에 있어서, 게이트 절연막으로 사용되는 물질로는 폴리올레핀, 폴리비닐, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리비닐페놀 및 이들의 유도체와 같은 통상의 유기물질 및 SiNx(0<x<4), SiO2 및 Al2O3와 같은 통상의 무기물질 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 두께는 필요에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
바람직하게는 본 발명자 등에 의하여 발명되어 기 출원된 가교제를 혼합한 절연체(한국특허출원 제2003-90309호) 및 유-무기 하이브리드형 절연체(한국특허출 원 제2003-71775호)를 사용하여, 3000Å 내지 7000Å의 두께로 코팅시키는 것이 효과적이다.
상기 게이트 절연막을 형성하기 위한 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 진공증착이나 용액공정 등을 예로 들 수 있다.
필요에 따라서는 약 60℃ 내지 150℃ 범위 내에서 약 1분 내지 10분 동안 소프트 베이킹(soft baking)을 진행할 수도 있으며, 약 100℃ 내지 200℃ 범위 내에서 약 30분 내지 3시간 동안 하드 베이킹(hard baking)을 진행할 수도 있다.
(3) 단계
게이트 절연막이 형성되면, 그 위에 금속 산화물의 소스 및 드레인 전극을 형성한다.
구체적으로 예를 들면, 게이트 절연막 위에 금속 산화물을 이용하여 일반적인 박막형성 방법으로 박막을 형성한 후, 상기 박막 상부에 통상의 노광(exposure) 공정을 진행하여 소스 전극 및 드레인 전극이 형성될 영역(또는 소스전극 및 드레인 전극 이외의 영역)을 노출시키는 현상(develop) 공정을 진행한다. 이어서, 통상적인 방법에 따라 아세토니트릴(Acetonitrile) 등으로 에칭하고, 마지막으로 포토레지스트 스트립퍼로 포토레지스트를 제거하여 금속 산화물의 소스/드레인 전극을 형성한다.
이 때, 본 발명의 유기박막 트랜지스터에 있어서, 소스/드레인 전극으로 사용되는 금속 산화물로는 ITO(Indium-tin oxide), IZO(Indium-zinc oxide) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 산화물을 게이트 절연막 위에 형성하기 위한 박막형성 방법으로는 열증착법(thermal evaporation method), 스핀 코팅(spin coating), 롤 코팅(roll coating), 분무 코팅(spray coating), 프린팅(printing) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
(4) 단계
금속 산화물 소스/드레인 전극이 형성되면, 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면 및 절연막 표면을 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물로 일정 조건에서 처리한다.
라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자구조는 하기의 화학식에서 ‘Ｚ’로 표시되어 열거된 바인딩 그룹(binding group)의 탈수소반응 등을 통해 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면에 쉽게 흡착되는 동시에, 절연막 표면의 산화수소기 및 이온화된 산소와 반응하여 흡착하게 된다.
이와 같이 형성된 자기조립단분자막의 라이브 이온기는 유기 반도체층에 노출되어 부하된 전하에 따라 이온의 공급을 적절하게 조절할 수 있기 때문에 특히 절연층과 반도체층간 특성에 의해 발생되는 히스테리시스를 감소시키게 되며, 이는 본 발명의 가장 특징적인 부분이 된다.
상기 라이브 이온을 함유하는 본 발명의 자기조립단분자막 형성 화합물로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 하기 화학식 1 내지 3중 어느 하나의 식으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112006011830519-PAT00001
상기 식에서,
m, n, a 및 b는 각각 0 < m ≤ 10,000의 정수, 0 ≤ n < 10,000의 정수, 0≤ a ≤ 20의 정수, 0 ≤ b ≤ 20의 정수이고,
A, B, A'및 B'는 각각 독립적으로, C, Si, Ge, Sn, 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4' 는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬에스테르기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬에스테르기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴에스테르기 및 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, R1, R2, R3 및 R4 중에서 적어도 하나 이상은 Si(OH), SiCl, Si(OEt), Si(OMe), SH, OH, NH, SO3H2, COOH, COCl, PO3H, SO2Cl, OPOCl2 및 POCl2로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1, R2, R3 및 R4 중에서 적어도 하나 이상은 라이브 이온을 포함하고,
X 및 X'는 각각 독립적으로 단일 결합, O, N, S, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴에스테르기 및 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[화학식 2]
Figure 112006011830519-PAT00002
상기 식에서,
m은 0 내지 10,000의 정수, n은 1 내지 10,000의 정수이고,
X1, X2, X3, Y1, Y2는 각각 독립적으로 수소, 불소, 탄소수 6 내지 30의 방향족기 또는 이종원자가 방향족에 포함된 탄소수 5 내지 30의 헤테로 방향족기이고, 상기 방향족기 또는 헤테로방향족기에는 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 알콕시기, 에스테르기, 카르복실기, 티올기 또는 아민기가 하나 이상 치환가능하고, 상기 X1, X2, X3, Y1 및 Y2 중에서 적어도 하나 이상은 라이브 이온을 포함하며,
Z는 Si(OH), SiCl, Si(OEt), Si(OMe), SH, OH, NH, SO3H2, COOH, COCl, PO3H, SO2Cl, OPOCl2 및 POCl2로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[화학식 3]
Figure 112006011830519-PAT00003
상기 식에서 A는 수소, 불소, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 방향족기 또는 이종원자가 방향족에 포함된 탄소수 5 내지 30의 헤테로 방향족기이고, 상기 방향족기 또는 헤테로방향족기에는 적어도 하나 이상의 라이브 이온을 포함하고, l은 1 내지 5의 정수이며,
Z는 Si(OH), SiCl, Si(OEt), Si(OMe), SH, OH, NH, SO3H2, COOH, COCl, PO3H, SO2Cl, OPOCl2 및 POCl2로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 상기 탄소수 1 내지 12의 알킬기는 불소, 알콕시기, 에스테르기, 카르복실기, 티올기 또는 아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 직쇄형 또는 분지형으로서 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기(-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미디노기, 히드라진, 또는 히드라존기로 치환될 수 있다.
상기 본 발명에서 사용되는 치환기인 헤테로알킬기는, 상기 알킬기의 주쇄 중의 탄소원자 중 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소원자가 산소원자, 황원자, 질소원자, 인원자 등과 같은 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
상기 본 발명에서 사용되는 치환기인 아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 카보사이클 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다. 아릴기의 구체적인 예로는 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하 다.
상기 본 발명에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 C인 고리원자수 5 내지 30의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 치환기인 알콕시기는 라디칼-O-알킬을 말하고, 이때 알킬은 위에서 정의된 바와 같다. 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 치환기인 헤테로알콕시기는 1개 이상의 헤테로 원자 예를 들어 산소, 황 또는 질소가 알킬 사슬 내에 존재할 수 있다는 것을 제외하면 본질적으로 상기 알콕시의 의미를 가지며, 예를 들면 CH3CH2OCH2CH2O-, C4H9OCH2CH2OCH2CH2O- 및 CH3O(CH2CH2O)nH 등이다.
상기 본 발명에서 사용되는 치환기인 아릴알킬기는 상기 정의된 바와 같은 아릴기에서 수소원자중 일부가 저급알킬, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필 등과 같은 라디칼로 치환된 것을 의미한다. 예를 들어 벤질, 페닐에틸 등이 있다. 상기 아릴알킬기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치 환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 헤테로아릴알킬기는 상기 정의된 바와 같은 헤테로아릴기에서 수소원자 중 일부가 저급알킬, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필 등과 같은 라디칼로 치환된 것을 의미한다. 상기 아릴알킬기의 예로는 벤질, 페닐에틸 등이 있다. 상기 헤테로아릴알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 아릴옥시기는 라디칼 -O-아릴을 말하고, 이때 아릴은 위에서 정의된 바와 같다. 구체적인 예로서 페녹시, 나프톡시, 안트라세닐옥시, 페난트레닐옥시, 플루오레닐옥시, 인데닐옥시 등이 있고, 아릴옥시기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 헤테로아릴옥시기는 라디칼 -O-헤테로아릴을 말하며, 이때 헤테로아릴은 위에서 정의된 바와 같다. 상기 본 발명에서 사용되는 헤테로아릴옥시기의 구체적인 예로서, 벤질옥시, 페닐에틸옥시기 등이 있고, 헤테로아릴옥시기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 사이클로알킬기는 탄소원자수 5 내지 30의 1가 모노사이클릭 시스템을 의미한다. 상기 사이클로알킬기중 적어도 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 헤테로사이클로알킬기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 C인 고리원자 수 5 내지 30의 1가 모노사이클릭 시스템을 의미한다. 상기 헤테로사이클로알킬기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 본 발명에서 사용되는 알킬에스테르기는 알킬기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 이때 알킬기는 상기 정의한 바와 같다.
상기 본 발명에서 사용되는 헤테로알킬에스테르기는 헤테로알킬기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 상기 헤테로알킬기는 상기 정의한 바와 같다.
상기 본 발명에서 사용되는 아릴에스테르기는 아릴기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 이때 아릴기는 상기 정의한 바와 같다.
상기 본 발명에서 사용되는 헤테로아릴에스테르기는 헤테로아릴기와 에스테르기가 결합되어 있는 작용기를 의미하며, 이때 헤테로아릴기는 상기에서 정의한 바와 같다.
상기 본 발명에서 사용되는 아미노기는 -NH2, -NH(R) 또는 -N(R')(R'')을 의미하며, R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
상술한 치환기들에 포함되어 있는 하나 이상의 수소원자는 할로겐 원자로 치환될 수 있으며, 이 때 할로겐 원자로서는 불소가 가장 바람직하다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3중 어느 하나의 식으로 표시되는 자기조립단분자막 형성 화합물에 함유되는 라이브 이온은 NH2, N(Me)n Hn -1 (n=1, 2), N(CH2)nHn-1 (n=1, 2), SO3H, PO3H, COOH, COONa, COOK 및 COONH4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 자기조립단분자막 형성 화합물은 금속산화물 표면에의 결합력이 높을 뿐만 아니라, 게이트 절연막 표면에도 흡착력이 강한 특성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 자기조립단분자막 형성 화합물로 금속 산화물 소스/드레인 전극(40, 50)이 형성된 게이트 절연막(30) 표면을 처리하게 되면, 상기 자기조립단분자막 화합물은 도 2에서 보는 바와 같이, 금속산화물 소스/드레인 전극(40, 50)의 표면에 강하게 결합하여 상기 소스/드레인 전극의 특성 및 일함수를 전하이동도가 높아지는 방향으로 변화될 뿐만 아니라, 게이트 절연막(30)에도 강하게 결합함으로써 게이트 절연막의 특성향상 및 유기 절연체의 히스테리시스를 감소시켜 주게 된다.
한편, 상기 본 발명에서의 금속 산화물 소스/드레인 전극 표면의 자기조립단분자막 처리는, 상기 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물을 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 용매에 용해시켜 얻은 용액을 이용하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 상기 본 발명의 자기조립단분자막 형성 용액에 일정 시간 및 온도에서 함침시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 본 발명의 용매로는 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 물과 1종 이상의 유기용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 본 발명에서 사용되는 유기용매로는 에탄올과 같은 알코올류, 에테르류, 염소계 알칸류, 방향족류, 글리콜류를 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 본 발명에서 사용되는 자기조립단분자막 형성 용액은 상기 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물을 0.001wt% 내지 20wt% 함유할 수 있다.
상기 본 발명에서의 금속 산화물 소스/드레인 전극 표면의 자기조립단분자막 처리는 10℃ 내지 150℃에서 1분 내지 1시간 동안 수행될 수 있다.
(5) 단계
마지막으로, 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극 위에 유기 반도체 물질을 통상의 코팅방법으로 코팅하여 유기 반도체층을 형성한다.
이 때, 본 발명의 유기박막 트랜지스터에 있어서 유기 반도체층으로 사용되는 물질로는 펜타센, 테트라센, 구리 프탈로시아닌, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리페닐렌비닐렌 및 이들의 유도체를 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 유기 반도체 물질을 증착하기 위한 코팅방법으로는 열증착법, 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀 코팅법, 딥코팅, 잉크 분사법 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
더 나아가, 본 발명은 상기 (4) 단계에서 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리하기 전에 소 스/드레인 전극 표면을 산처리 또는 UV 오존처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기와 같이 자기조립단분자막 표면처리 전에 산처리 또는 UV 오존처리를 병행하게 되면, 금속 산화물의 표면을 친수성으로 변화시켜 라이브 이온의 표면 흡착성을 증가시키는 효과가 있다.
상기에서, 산처리 공정은 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 15℃~ 35℃에서 0.5초 내지 10초 동안 유기산 또는 무기산 용액에 함침시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 바람직한 유기산으로는 구체적으로 하기 화학식 4로 표시되는 산용액을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 4]
RCOOH
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 12의 알킬기(alkyl group), 알케닐기(alkenyl group), 알키닐기(alkynyl group), 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기(cycloalkyl gorup), 탄소수 6 내지 30의 아릴기(aryl group), 또는 이들의 불소 치환 관능기이다.
본 발명에서 사용되는 바람직한 무기산으로는 구체적으로 HI, HBr, HCl, HF, HNO3, H3PO4, H2SO4 또는 이들의 혼합물을 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기에서, 혼합물은 구체적으로 HCl 및 HNO3을 혼합하여 사용하는 ITO 에천트(etchant)를 예로 들 수 있다.
한편, 상기에서 UV 오존 처리공정은 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 254 nm 파장에서 0.28 W/cm3 의 파워를 가진 램프로 1분 내지 30분 동안 조사시킴으로써 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 유기박막 트랜지스터 제조방법은, 상기 (4)의 단계에서 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리한 후, 어닐링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면처리 후 어닐링을 하게 되면, 소스/드레인 전극의 점착성이 향상되어 자기조립단분자막 화합물로 표면처리만 한 경우 보다 전하이동도가 더 높은 트랜지스터를 제조할 수 있는데, 상기 어닐링 처리공정은 50℃ 내지 200℃에서 10분 내지 1시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 유기박막 트랜지스터 제조방법은, 상기 (4)의 단계에서 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 먼저 산처리 하거나 UV 오존처리한 후, 본 발명의 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리하고, 이어서 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 유기박막 트랜지스터의 제조방법에 의해 제조되는 유기박막 트랜지스터는 바텀 컨택 구조의 유기박막 트랜지스터로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 게이트 전극(20)이 형성되고, 그 위에 게이트 절연막 (30)이 형성된 후, 그 위에 금속 산화물 소스/드레인 전극(40,50)이 형성되고, 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극 표면에 자기조립단분자막(60)이 형성되고, 그 위에 유기 반도체층(70)이 형성된 구조를 갖는다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 유기박막 트랜지스터는 소스/드레인 전극의 특성이 소수성 특성으로 변화되고, 소스/드레인 전극을 이루는 금속 산화물의 일함수(work function)가 유기 반도체 물질의 일함수 보다 증가됨에 따른 전하이동도 면이나, 유기박막 트랜지스터의 안정도 문제인 히스테리시스 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 유기박막 트랜지스터는 예를 들어, 전계 발광 소자, 액정 소자, 전기 이동 소자 등과 같은 표시 소자의 제조에 유용하게 이용될 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예 1:
먼저 세정된 유리 기판에 Al을 사용하여 스퍼터링법으로 1500Å 두께의 게이트 전극을 형성하였다. 그 위에 사일레놀(silanol)계 유-무기 하이브리드형 절연체(한국특허출원 제2003-71775호)를 스핀코팅법으로 200 rpm에서 7000Å 두께의 게 이트 절연막을 코팅한 후 70℃에서 10분 소프트 베이킹, 그리고 150℃에서 90분 하드베이킹하여 절연막을 형성하였다.
다시 그 위에 ITO를 진공도 (2×10-7torr, 기판온도 50℃, 증착비 0.85Å/sec)의 조건으로 열증착법(thermal evaporation method)에 의해 1000Å 두께로 증착한 다음, 포토리소그래피에 의해 ITO 전극 패턴을 형성하였다. 이어서, 상기 ITO 전극을 아민메톡시실란(amine methoxy silane)(Aldrich)이 저급 지방산 혼합 알콜 용매(메탄올vol:에탄올vol = 1:1)에 0.25 wt%로 함유된 자기조립단분자막 형성 용액에, 상온에서 5분 동안 함침시켜 표면처리 한 후, 다이클로로벤젠(dichlorobeneze)에 0.1 wt%로 폴리헥실사이오펜(poly-3-hexylthiophene) 용해된 용액을 스핀코팅법으로 1000 rpm에서 500Å 두께로 반도체 막을 형성한 다음, 100 ℃에서 15분간 열처리하여 유기박막 트랜지스터를 제작하였다.
실시예 2:
ITO 전극 및 절연막을 표면처리 하기 전에, 상기 ITO 전극 표면을 상온에서 ITO 에천트(etchant)에 10초 동안 산처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 유기박막 트랜지스터를 제작하였다.
실시예 3:
ITO 전극을 표면처리한 후, 120℃에서 15분간 어닐링 처리한 것을 제외하고 는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 유기박막 트랜지스터를 제작하였다.
비교예 1:
ITO 전극을 자기조립단분자막 형성 화합물로 표면처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 유기박막 트랜지스터를 제작하였다.
비교예 2:
ITO 전극을 자기조립단분자막 형성 화합물로 표면처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 유기박막 트랜지스터를 제작하였다.
실험예 1
본 발명의 자기조립단분자막 형성 화합물을 이용한 표면처리로 인한 소스/드레인 전극 및 게이트 절연막의 특성변화를 조사하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 실시예 3 및, 비교예 1 내지 비교예 2에서 수득한 유기박막 트랜지스터의 온 상태의 최대전류값(Ion), 오프 상태의 최소전류값(Ioff), Ion/Ioff 값 및 히스테리시스를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
전류점멸비인 Ion/Ioff 전류비의 계산방법은 온 상태의 최대 전류값과 오프 상태의 최소 전류값의 비로 구하였다. 한편 Ion/Ioff 전류비는 하기 식으로 표현된다.
Figure 112006011830519-PAT00004
상기 식에서 Ion은 최대 전류값이고, Ioff는 차단누설전류(off-state leakage current)이며, μ는 전하 이동도이고, σ는 박막의 전도도이며, q는 전하량이고, NA는 전하밀도이며, t는 반도체 막의 두께이고, C0는 절연막 정전용량이고, VD는 드레인 전압이다.
또한, 히스테리시스는 포워드 스팁(forward steep)과 백워드 스팁(backward steep)에서의 문턱전압의 차이로 계산하였다.
[표 1]
구 분 Ion (A) Ioff (A) Ion/Ioff 히스테리시스 (V)
실시예 1 1.54E-07 6.88E-11 2.24E+03 9
실시예 2 8.85E-08 9.84E-12 8.99E+03 8
실시예 3 2.26E-07 8.70E-12 2.60E+04 9
비교예 1 4.50E-08 7.30E-12 6.16E+03 14
비교예 2 5.89E-08 6.34E-12 9.29E+03 16
상기 표 1의 결과를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에서 표면처리를 위해 사용되는 자기조립단분자막 형성 화합물은, 금속산화물 소스/드레인 전극의 표면에 강하게 결합하여 전류점멸비인 Ion/Ioff와 같은 소스/드레인 전극의 특성의 변화 뿐만 아니라, 게이트 절연막에도 강하게 결합함으로써 게이트 절연막의 히스테리시스를 감소시켜 준다.
실험예 2
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및, 비교예 1 내지 비교예 2에서 수득한 유기박막 트랜지스터를 KEITHLEY Semiconductor Analyzer(4200-SCS)를 이용하여 전류전달특성을 평가하여 도 3에 나타내었다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및, 비교예 1 내지 비교예 2에서 수득한 유기박막 트랜지스터의 전기적 특성으로서 전하 이동도를 하기 포화영역(saturation region) 전류식으로부터 (ISD)1/2 과 VG를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다.
Figure 112006011830519-PAT00005
상기 식에서, ISD는 소스-드레인 전류이고, μ 또는 μFET는 전하 이동도이며, Co는 산화막 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, VG는 게이트 전압이며, VT는 문턱전압이다.
[표 2]
구 분 이동도 (cm2/Vsec)
실시예 1 0.0225
실시예 2 0.0229
실시예 3 0.0258
비교예 1 0.0036
비교예 2 0.0053
상기 표 2의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 유기박막 트랜지스터는 전하이동도의 전기적 특성이 매우 우수하다.
이상에서 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기박막 트랜지스터의 제조방법은 소스/드레인 전극을 이루는 금속 산화물의 일함수(Work Function)를 유기 반도체 물질의 일함수 보다 증가시킴으로써 전하이동도가 향상됨과 아울러, 게이트 절연막의 특성향상 및 유기절연체의 히스테리시스(hysteresis)가 감소된 유기박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.

Claims (21)

  1. 기판, 게이트 전극, 게이트 절연막, 금속 산화물 소스/드레인 전극 및 유기 반도체층을 포함하는 유기박막 트랜지스터를 제조함에 있어서, 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 라이브 이온(live ion)을 함유하는 자기조립단분자막(Self Assembled Monolayer, SAM) 형성 화합물로 처리하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물은 하기 화학식 1 내지 화학식 3중 어느 하나의 식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112006011830519-PAT00006
    상기 식에서,
    m, n, a 및 b는 각각 0 < m ≤ 10,000의 정수, 0 ≤ n < 10,000의 정수, 0≤ a ≤ 20의 정수, 0 ≤ b ≤ 20의 정수이고,
    A, B, A'및 B'는 각각 독립적으로, C, Si, Ge, Sn, 및 Pb로 이루어지는 군으 로부터 선택되고,
    R1, R2, R3, R4, R1', R2', R3' 및 R4' 는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬에스테르기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬에스테르기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴에스테르기 및 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, R1, R2, R3 및 R4 중에서 적어도 하나 이상은 Si(OH), SiCl, Si(OEt), Si(OMe), SH, OH, NH, SO3H2, COOH, COCl, PO3H, SO2Cl, OPOCl2 및 POCl2로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1, R2, R3 및 R4 중에서 적어도 하나 이상은 라이브 이온을 포함하고,
    X 및 X'는 각각 독립적으로 단일 결합, O, N, S, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴에스테르기 및 치환 또는 비치환된 C6-C30의 헤테로아릴에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
    [화학식 2]
    Figure 112006011830519-PAT00007
    상기 식에서,
    m은 0 내지 10,000의 정수, n은 1 내지 10,000의 정수이고,
    X1, X2, X3, Y1, Y2는 각각 독립적으로 수소, 불소, 탄소수 6 내지 30의 방향족기 또는 이종원자가 방향족에 포함된 탄소수 5 내지 30의 헤테로 방향족기이고, 상기 방향족기 또는 헤테로방향족기에는 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 알콕시기, 에스테르기, 카르복실기, 티올기 또는 아민기가 하나 이상 치환가능하고, 상기 X1, X2, X3, Y1 및 Y2 중에서 적어도 하나 이상은 라이브 이온을 포함하며,
    Z는 Si(OH), SiCl, Si(OEt), Si(OMe), SH, OH, NH, SO3H2, COOH, COCl, PO3H, SO2Cl, OPOCl2 및 POCl2로 이루어진 군으로부터 선택된다.
    [화학식 3]
    Figure 112006011830519-PAT00008
    상기 식에서 A는 수소, 불소, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 방향족기 또는 이종원자가 방향족에 포함된 탄소수 5 내지 30의 헤테로 방향족기이고, 상기 방향족기 또는 헤테로방향족기에는 적어도 하나 이상의 라이브 이온을 포함하고, l은 1 내지 5의 정수이며,
    Z는 Si(OH), SiCl, Si(OEt), Si(OMe), SH, OH, NH, SO3H2, COOH, COCl, PO3H, SO2Cl, OPOCl2 및 POCl2로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 화학식 1 내지 화학식 3중 어느 하나의 식으로 표시되는 자기조립단분자막 형성 화합물에 함유되는 라이브 이온은 NH2, N(Me)n Hn -1 (n=1, 2), N(CH2)nHn-1 (n=1, 2), SO3H, PO3H, COOH, COONa, COOK 및 COONH4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지 스터의 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물중 탄소수 1 내지 12의 알킬기는 불소, 알콕시기, 에스테르기, 카르복실기, 티올기 및 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극 표면의 자기조립단분자막 처리공정은, 상기 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물을 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 용매에 용해시켜 얻은 자기조립단분자막 형성 용액에 함침시켜 수행함을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 자기조립단분자막 형성 용액은 상기 라이브 이온을 함유하는 자기조립단분자막 형성 화합물을 0.001wt% 내지 20 wt% 함유함을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 유기용매는 알코올류, 에테르류, 염소계 알칸류, 방향족류 및 글리콜류로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 자기조립단분자막 처리 공정은 10℃ 내지 150℃에서 1분 내지 1시간 동안 수행됨을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 방법이 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리하기 전에 상기 소스/드레인 전극의 표면에 대해서 산처리 또는 UV 오존처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 산처리 공정은 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 15℃ ~ 35℃ 에서 0.5초 내지 10초 동안 유기산 또는 무기산 용액에 함침시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 UV 오존 처리공정은, 상기 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 254 nm 파장에서 0.28 W/cm3 의 파워를 가진 램프로 1분 내지 30분 동안 조사시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 방법이 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리한 후 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 방법이 금속 산화물 소스/드레인 전극의 표면을 산처리 또는 UV 오존처리한 후, 자기조립단분자막 형성 화합물로 처리하고, 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 어닐링 처리공정은 50℃ 내지 200℃에서 10분 내지 1시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 기판이 유리, 실리콘 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 게이트 전극이 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 인듐틴산화물(ITO), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene) 및 PEDOT(polyethylenedioxythiophene)/PSS(polystyrenesulfonate) 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 게이트 절연막이 폴리올레핀, 폴리비닐, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리비닐페놀 및 이들의 유도체와 같은 유기물질 및 SiNx(0<x<4), SiO2 및 Al2O3와 같은 무기물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 소스/드레인 전극이 ITO 및 IZO로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 유기 반도체층이 펜타센, 테트라센, 구리 프탈로시아닌, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리페닐렌비닐렌 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 트랜지스터의 제조방법.
  20. 제 1항 내지 제 13항 및 제 15항 내지 제 19항 중 어느 하나의 항에 의해 제조된 유기박막 트랜지스터.
  21. 제 20항의 유기박막 트랜지스터를 이용하여 제작되는 표시소자.
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