KR20180077661A

KR20180077661A - 유기발광 트랜지스터 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20180077661A
Application number: KR1020160182247A
Authority: KR
Inventors: 최종호; 김대규
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-07-09
Also published as: KR101971328B1

Abstract

본 발명은 유기발광 트랜지스터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터는 기판(10), 하프늄 옥사이드(HfO_X)를 포함하고, 기판(10)의 상면에 형성된 절연층(30), n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 포함하고, 절연층(30) 상(on)에 형성된 자가조립층(40), 펜타센(pentancene) 화합물을 포함하고, 자가조립층(40) 상에 형성된 정공수송층(50), 및 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM)이 도핑된 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃)을 포함하고, 정공수송층(50) 상에 형성된 발광층(60)을 포함한다.

Description

유기발광 트랜지스터 및 이의 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING TRANSISTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 유기발광 트랜지스터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저전압에서 구동되고 공기 중에서 전계이동도가 우수한 유기발광 트랜지스터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

유기 반도체 전자 소자는 기존의 무기 반도체 기반의 소자와는 완전히 차별화된 애플리케이션 개념을 제공할 수 있는 최첨단 IT 기술분야 중 하나이다. 유기 반도체 중에서도 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode; OLED)는 휴대폰 메인 창이나 각종 모바일 기기의 소형화면, 및 TV 화면으로 채용되는 등 고품위의 디스플레이로서 대중적 인기를 얻고 있다.

일반적으로 평판 표시 패널이라 함은 가시광선을 내는 특성을 이용한 전면이 평판으로 된 장치로서, 두 전극 사이에 강한 전압을 걸면 전극 사이에 기체(Gas) 방전이 생기고, 이때 발생하는 자외선이 형광체에 부딪혀 빛을 내는 현상을 이용한 PDP(플라즈마 디스플레이 패널), 평면으로 형성된 캐소드(Cathode)에서 방출된 전자가 형광체에 부딪혀 발광하는 FED(전계 발광 디스플레이), 필라멘트(Filament)에 전압을 인가하여 열전자를 발생시키고, 그리드 Grid)에서 전자가 가속되어 애노드(Anode)에 도달하도록 하여, 이미 패터닝(Patterning)된 형광체에 부딪혀 발광함으로써 정보를 표시하는 VFD(진공 형광 디스플레이), 형광 또는 인광 유기물 박막에 전류를 흘려주면 전자와 정공이 유기물층에서 결합하면서 빛이 발생되는 발광형인 OLED(유기 발광 표시 패널), 액체와 고체의 중간상태인 액정의 전기적 성질을 표시장치에 응용한 디스플레이로서 액정이 셔터(Shutter)의 역할을 하여 전압의 스위칭에 따라 빛을 투과 또는 차단하는 원리를 이용하여 정보를 표시하는 LCD(액정 디스플레이) 등이 있다.

한편, 유기 EL 소자를 구동시키기 위한 구동 방식으로서는, 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 전계 효과형 트랜지스터(FET : Field Effect Transistor)가 동작 속도나 소비 전력의 면에서 효과가 있는 것으로 고려되고 있다. 한편, 박막 트랜지스터를 구성하는 반도체 재료에 대해서는, 실리콘 반도체나 화합물 반도체 등의 무기 반도체 재료에 대해 연구되고 있는 것 외에, 최근에는 유기 반도체 재료를 이용한 유기 박막 트랜지스터(유기 TFT)의 연구도 활발히 행해지고 있다. 유기 반도체 재료는 차세대 반도체 재료로서 기대되고 있지만, 무기 반도체 재료에 비해 전하 이동도가 낮고 저항이 높다는 문제점이 있다.

한편, 전계 효과형 트랜지스터에 대해서는, 그 구조를 종형으로 한 종형 FET 구조의 정전유도형 트랜지스터(SIT : Static Induction Transistor)에서, 트랜지스터의 채널폭을 짧게 할 수 있는 것, 표면의 전극 전체를 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 고속 응답이나 대전력화가 가능하게 되는 것, 계면 영향을 받기 어렵게 되는 것 등의 이점이 인정되고 있다. 그래서, 최근, 정전유도형 트랜지스터(SIT)의 상기 이점을 활용하여, 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 그와 같은 SIT 구조와 유기 EL 소자 구조를 복합시킨 유기 발광 트랜지스터가 개발되었다.

구체적으로, 유기발광 트랜지스터(Organic Light-Emitting Field-effect Transistors, OLEFET)는 OLED와 OTFT의 기능을 동시에 갖춘 소자로서, 일반적으로 OTFT의 횡적인 전도 채널 구조를 채용하고, OLED와 동일한 전자와 정공의 재결합에 의한 발광 메커니즘을 기반으로 함으로써, 유기 전자재료 및 소자의 기초적 연구와 기술적 어플리케이션 개발에서 모두 유용하다. OLEFET는 발광 현상이 횡적인 채널구조에서 발현되므로 직관적으로 유기 반도체에서 전하 캐리어 주입이나 전달 및 전계발광과 같은 물리적 프로세스를 연구하는데 있어 매우 우수한 평가 시스템을 제공할 수 있다. 또한 OLEFET는 발광현상을 제어할 수 있는 고집적화된 소자이므로 능동형 매트릭스 총천연색 전계발광 디스플레이 개발이나 가변형 유기 레이저 소자의 개발에도 접목될 수 있다. 그러나 종래 OLETET는 고전압에서 구동되어 높은 정전용량이 확보되어야 하며, 이로 인해 소자의 소형화가 어렵다. 또한, 공기 중에서 전계이동도 및 소자의 안정성이 떨어지는 문제가 있다.

이에, 종래 OLETET의 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있다.

KR

10-2008-0082656

A

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 유전상수가 높은 절연층을 사용하고, 그 위에 특정 화합물로 정공수송층과 전자수송층을 형성하여 저전압에서 구동되고 공기 중에서도 전계이동도가 우수하며 정공과 전자의 이동도 균형이 뛰어난 유기발광 트랜지스터를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터는 기판; 하프늄 옥사이드(HfO_X)를 포함하고, 상기 기판의 상면에 형성된 절연층; n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 포함하고, 상기 절연층 상(on)에 형성된 자가조립층; 펜타센(pentancene) 화합물을 포함하고, 상기 자가조립층 상에 형성된 정공수송층; 및 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM)이 도핑된 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃)을 포함하고, 상기 정공수송층 상에 형성된 발광층;을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 DCM의 도핑 농도는 0.5 ~ 1.0 mol %이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 정공수송층의 두께는 90 ~ 110 Å이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 발광층의 두께는 390 ~ 410 Å이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, N,N'-디트리데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 디이미드(N,N'-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide) 화합물을 포함하고, 상기 발광층 상에 형성된 전자수송층;을 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 전자수송층의 두께는 290 ~ 310 Å이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 전자수송층 상에 200 ㎛ 간격을 두고 서로 마주보도록 배치되고, 각각의 길이가 10 ㎜인 소스전극, 및 드레인전극;을 더 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터의 제조방법은 A) 기판의 하면에 게이트전극을 형성하는 단계; B) 상기 기판의 상면에, 하프늄 옥사이드(HfO_X)를 증착하여 절연층을 형성하는 단계; C) n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 에탄올에 녹인 용액에 상기 기판을 침지하여, 상기 절연층 상에 자가조립층을 형성하는 단계; D) 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 상기 기판을 삽입하는 단계; E) 제1 도가니 내부에 펜타센(pentancene) 화합물을 넣고 가열함으로써 증기화하여, 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 상기 자가조립층 상에 정공수송층을 증착하는 단계; F) 제2 도가니 내부에 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃) 화합물을 넣고, 제3 도가니 내부에 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM) 화합물을 넣은 후에, 각각을 가열함으로써 증기화하여, 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 각각을 공급함으로써 상기 전자수송층 상에 발광층을 증착하는 단계; G) 제4 도가니 내부에 N,N'-디트리데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 디이미드(N,N'-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide) 화합물을 넣고 가열함으로써 증기화하여, 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 상기 발광층 상에 전자수송층을 증착하는 단계; 및 H) 상기 전자수송층의 상에 드레인전극 및 소스전극을 형성하는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터의 제조방법에 있어서, 상기 제1 도가니의 온도는 220 ~ 250℃이고, 상기 제2 도가니의 온도는 330 ~ 350℃이며, 상기 제4 도가니의 온도는 270 ~ 300℃이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 정공수송층의 증착속도는 0.5 ~ 1.0 Å/s 이고, 상기 발광층의 증착속도는 0.1 ~ 0.3 Å/s 이며, 상기 전자수송층의 증착 속도는 1.0 ~ 2.0 Å/s이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 제1 도가니, 제2 도가니, 제3 도가니, 및 제4 도가니 각각은 증기화된 화합물을 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부로 공급하는 노즐을 구비하고, 상기 노즐의 직경은 0.5 ~ 1.5 ㎜이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 있어서, 상기 제1 도가니, 제2 도가니, 제3 도가니, 및 제4 도가니 각각은 전압인가방식에 의해 가열되고, 상기 제1 도가니에는 6 ~ 8 V의 전압을, 상기 제2 도가니 및 제3 도가니에는 10 ~ 12 V의 전압을, 상기 제4 도가니에는 7 ~ 9.5 V의 전압을 각각 인가한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 높은 유전상수를 가진 절연층을 이용하여 저전압에서 구동이 가능하고, 정공수송층과 전자수송층 사이에 발광층이 배치되어 발광 효율이 상승한다.

또한, 소정의 화합물로 전자수송층 및 정공수송층을 증착시킴으로써, 공기 중에서의 전계이동도 및 소자의 안정성이 향상되었다. 이에 본 발명은 향후 보다 쉽게 구동회로를 개발할 수 있는 모티브를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 유기발광 트랜지스터의 작동원리를 설명하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터를 제조하는 증기화 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 발광을 CCD 카메라로 촬용한 이미지이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 정전용량을, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 누설전류를 각각 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 출력(output) 특성을, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 이동도(transfer) 특성을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시에에 따른 유기발광 트랜지스터의 작동원리를 설명하는 사시도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터는 기판(10), 하프늄 옥사이드(HfO_X)를 포함하고, 기판(10)의 상면에 형성된 절연층(30), n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 포함하고, 절연층(30) 상(on)에 형성된 자가조립층(40), 펜타센(pentancene) 화합물을 포함하고, 자가조립층(40) 상에 형성된 정공수송층(50), 및 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM)이 도핑된 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃)을 포함하고, 정공수송층(50) 상에 형성된 발광층(60)을 포함한다.

본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터는 발광현상을 제어할 수 있고 차세대 능동형 유기발광 디스플레이 산업에 중요한 역할을 수행할 수 있는 유기 전자 소자로서, 기판(10), 절연층(30), 자가조립층(40), 정공수송층(50), 및 발광층(60)을 포함한다.

여기서, 기판(10)은 n형 실리콘 기판(10)일 수 있다. 이때, 기판(10)이 입력전극으로 이용되어 게이트 전압이 인가된다(도 3 참조). 다만, 기판(10)이 반드시 n형 실리콘 기판(10)에 한정되는 것은 아니고, 플라스틱 기판(10)일 수도 있다. 이러한 플라스틱 기판(10)은 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC) 및 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate, CAP)로 형성될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터는 기판(10)이 플라스틱 기판(10)인 경우에는 게이트 전압을 인가하기 위해서, 기판(10)의 하면에 배치되는 게이트전극(20)을 더 포함할 수 있다.

절연층(30)은 기판(10)의 상면에 형성되는 층으로서, 하프늄 옥사이드(HfO_X)가 증착되어 형성된다. 여기서, 하프늄 옥사이드는 유전상수가 큰 물질이기 때문에 절연층(30)의 절연능력을 향상시키므로, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터는 저전압에서도 구동될 수 있다. 이때, 절연층(30)의 두께는 650 Å일 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 절연층(30) 상에는 자가조립층(40)이 배치된다.

자가조립층(40)은 n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12) 자기조립체에 의해 이루어지는데, 담금법을 이용해 절연층(30) 상에 형성된다. 이러한 자가조립층(40)은 절연층(30)과 유기반도체 사이에 부조화를 막아서 유기반도체의 전계이동도를 향상시키고, 공기 중에서의 소자 안정성을 확보할 수 있게 한다.

한편, 정공수송층(50)은 자가조립층(40) 상에 형성되는 레이어(layer)로서, 펜타센(pentancene) 화합물이 증착되어 형성된다. 이때, 정공수송층(50)의 두께는 90 ~ 110 Å일 수 있다. 다만, 그 두께가 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

정공수송층(50) 상에는 발광층(60)이 형성되는데, 여기서 발광층(60)은 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM), 및 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃)의 혼합물로 형성된다. 즉, DCM이 도핑된 Alq₃에 의해 발광층(60)이 형성되고, 이때 DCM의 도핑 농도는 0.5 ~ 1.0 mol %일 수 있다. 한편, 정공수송층(50)의 두께는 90 ~ 110 Å일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도핑 농도 및 공정 조건 등에 따라 다른 범위의 두께를 가질 수 있다.

종합적으로, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터는 기판(10), 절연층(30), 자가조립층(40), 정공수송층(50), 및 발광층(60)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지는데, 나아가 전자수송층(70), 소스전극(80) 및 드레인전극(90)을 더 포함할 수도 있다.

전자수송층(70)은 N,N'-디트리데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 디이미드(N,N'-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide, P13) 화합물이 발광층(60) 상에 증착되어 형성된다. 이때, 전자수송층(70)의 두께는 290 ~ 310 Å일 수 있다. 다만, 반드시 그 두께 범위에 한정되어야 하는 것은 아니다. 본 발명에서의 유기소자에 증착되는 전자수송층(70)의 주성분으로서 P13 화합물이 사용되는데, 이 경우에 p형 물질인 테트라센, 티오펜 올리고머 등 통상의 정공수송층(50)의 형성에 사용되던 화합물과 비교하여 n형 트랜지스터의 전계이동도가 우수하고, 일반적으로 n형 물질에 사용되어지는 Alq₃, TCNQ 등을 사용하는 것에 비하여 현저히 향상된 전계이동도를 나타낸다.

소스전극(80) 및 드레인전극(90)은 전자수송층(70) 상에 배치되는데, 소정의 간격을 두고 서로 마주본다. 따라서, 소스전극(80) 및 드레인전극(90) 사이에는 채널(C)이 형성되고, 이때 채널길이(L)는 200 ㎛이고, 채널너비(W)는 10 ㎜일 수 있다. 여기서, 채널길이는 소스전극(80)과 드레인전극(90) 사이의 간격과, 채널너비는 소스전극(80) 및 드레인전극(90)의 길이에 각각 대응될 수 있다. 소스전극(80) 및 드레인전극(90)은 금속전극으로서, Au, Ag, Pt 등을 사용할 수 있는데, 반드시 그 소재가 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터의 발광원리는 아래와 같다.

도 3을 참고로, 게이트전극에 0 ~ ± 10 V를, 드레인전극에 ± 10 V를 인가하면, 게이트에 전하가 생성되고 이에 따라 정공수송층에 정공이 적층된다. 이렇게 적층된 정공에 의해 전자수송층에 있던 전자가 유도되고, 정공과 전자가 Alq₃:DCM 발광층에서 재결합하여 빛을 발생한다.

이하에서는 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터의 제조방법에 대해 설명한다. 이때, 본 발명에 따른 유기발공 트랜지스터에서 상술한 부분은 설명을 생략하거나, 간단하게만 기술한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터를 제조하는 증기화 장치의 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 제조방법은 A) 기판의 하면에 게이트 전극을 형성하는 단계, B) 상기 기판의 상면에, 하프늄 옥사이드(HfO_X)를 증착하여 절연층을 형성하는 단계, C) n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 에탄올에 녹인 용액에 기판을 침지하여, 절연층 상에 자기조립층을 형성하는 단계, D) 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 기판을 삽입하는 단계, E) 제1 도가니 내부에 펜타센(pentancene) 화합물을 넣고 가열함으로써 증기화하여, 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 자기조립층 상에 정공수송층을 증착하는 단계, F) 제2 도가니 내부에 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃) 화합물을 넣고, 제3 도가니 내부에 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM) 화합물을 넣은 후에, 각각을 가열함으로써 증기화하여, 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 각각을 공급함으로써 전자수송층 상에 발광층을 증착하는 단계, G) 제4 도가니 내부에 N,N'-디트리데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 디이미드(N,N'-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide, P13) 화합물을 넣고 가열함으로써 증기화하여, 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 발광층 상에 전자수송층을 증착하는 단계, 및 H) 전자수송층의 상에 드레인전극 및 소스전극을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터는 아래의 방법에 의해 제조된다.

먼저, 본 발명에 따라 사용되는 진공 증착 장비를 도 4를 참조하여 설명하면, 진공챔버의 내상측에 기판홀더(130)가 피증착물인 기판(미도시)를 고정하고, 내하측에는 지지대(101)의 상부에 가열수단으로서 전열선이 구비된 적어도 하나 이상의 도가니(102, 103)를 배치하며 상기 도가니(102, 103)의 상부에는 노즐을 구비한 덮개가 형성되어서 상기 도가니(102, 103)는 상부의 노즐을 제외하고는 밀폐된 형상을 가지게 되고, 그 내부에는 증착되는 물질을 각각 위치시킨다. 또한, 증착이 완료된 증착 박막의 두께를 측정하기 위하여 설치된 두께 모니터(100)는 증착 박막의 증착 속도와 두께를 각각 Å/s와 kÅ단위로 나타내며 상기 박막의 두께를 모니터링하고 적절한 두께를 조절할 수 있도록 한다. 또한, 셔터(110)를 상기 기판과 도가니(102, 103)의 중간에 위치시켜서 외부에서 열고 닫을 수 있도록 구비되어 있으며 처음에는 닫힌 상태로서, 정제되지 않은 불순물이 증착되는 것을 방지하고 일정한 증착 속도에 도달했을 때 외부에서 회전시켜서 열 수 있도록 마련된다.

이러한 진공 증착 장비를 이용해, 상술한 본 발명의 유기발광 트랜지스터의 제조방법을 보다 상세히 설명하면, A) 단계는 기판의 하면에 게이트 전극 (또는 입력 전극)을 형성하는 단계로서 당업계에서 통상 사용하는 방법인 이상 특별하게 한정되지 않는다. 여기서, 기판은 상술하였는바 자세한 설명은 생략한다.

다음, B) 단계로서, 기판의 상면에 큰 유전상수를 가지는 물질인 하프늄 옥사이드(HfO_x)를 증착하여 절연층을 형성한다. 보다 구체적으로, 먼저 지르코늄 선구물질(zirconium precursor) 용액을 만들기 위해 하프늄 클로라이드(HfCl₄) 1.28 g을 에탄올(ethanol) 8 ml에 녹인 후 질산(HNO₃) 0.6 g을 첨가하고 50℃ 로 3시간 동안 열처리한다. 이렇게 완성된 하프늄 선구물질을 5000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅 (spin coating)하며, 이 단계가 끝난 후에는 기판을 전열기(Hot plate)에서 500℃까지 가열시켜 2시간 동안 유지시킨 후 실온에서 식힌다. 이렇게 열처리로 인한 축합반응이 진행되면 HfO_x가 형성된다.

이렇게 절연층이 형성되면, C) 단계를 수행하여, 절연층 상에 자가조립층을 형성한다. 0.0125g PA-C12 자가조립체를 에탄올 100mm에 녹인후 HfO_x 절연층이 형성된 기판을 12시간 동안 침지함으로써 자가조립층을 형성할 수 있다. 이때에 형성되는 PA-C12 자자조립체를 이용한 HfO_x 절연층의 두께는 650Å이다.

그 다음에, D) 단계로서, 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 상기 기판을 삽입한다. 클러스터 빔 증착 챔버 내부에는 상술한 바와 같이, 적어도 하나 이상의 도가니가 배치되는데, 각각의 도가니는 노즐을 구비한다. 여기서, 도가니의 재질은 후술하는 펜타센, Alq₃, DCM, P13 등의 화합물을 가열하는 경우 상기 화합물들이 흡착되거나 반응하지 않는 재질이면 특별하게 제한할 것은 아니나, 고온으로 가열이 가능하고 고온에서도 열변형이 적은 흑연(graphite)이 바람직하다. 아울러, 상기 도가니의 형태는 밀폐되어 그 상부에 노즐을 가진 덮개가 구비될 수 있는 한 특별하게 제한할 것은 아니나, 바람직하게는 박막의 형성이 용이한 스핀코팅이 유리하다. 한편. 상기 노즐은 상기 화합물들이 승화되어 기판을 향해 배출되는 통로로서 그 직경은 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎜일 수 있다. 만일 도가니에 구비된 노즐의 직경이 0.5 mm 미만인 경우에는 후술하는 클러스터화된 증기 입자가 노즐을 통과하기 어려우므로 바람직하지 못하고, 1.5 mm를 초과하는 경우에는 클러스터 분자가 너무 커져서 이동할 때의 고른 박막층이 형성되기 어렵기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서 직경이 0.5 내지 1.5 mm인 노즐을 통과하면서 발생된 운동에너지는 고른 박막을 형성하기 위하여 이동(migration)에 필요한 에너지를 공급할 수 있는 것이다. 그러므로 상기 이동 에너지에 의하여 증착 단계에서 가온하지 않고 실온에서 증착시킬 수 있다는 장점이 있다.

기판이 챔버 내에 삽입되면, E) 단계에 따라 정공수송층을 증착한다. 이를 위해서, 제1 노즐을 구비하는 제1 도가니 내부에 펜타센 화합물을 넣고, 전압 인가 방식에 의하여 가열함으로써 그 화합물을 증기화한다. 그러면 증기화된 그 화합물이 제1 노즐을 통하여 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급되고, 이로써 기판 상에 정공수송층이 형성된다. 이때, 도가니에 6.0 ~ 8.0V의 전압을 인가할 수 있다. 만일 7.0 V 미만의 전압을 인가하는 경우에는 유기물이 승화되지 않아 증착이 원활에게 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있고, 9.0 V를 초과하면 증착속도를 제어하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 제1 도가니의 온도는 바람직하게는 220 ~ 250℃일 수 있다. 만일 제1 도가니 내부온도가 220℃ 미만인 경우에는 상기 화합물이 증기화되기 어려울 뿐만 아니라, 평평한 기판에서 열중합이 일어나기 위해 필요한 충분한 에너지를 공급할 수 없기 때문에는 유기 박막이 형성되기 어렵고, 250℃를 초과하는 경우에는 박막을 형성한 물질의 화학적 조성이 변성된 형태일 수 있고 표면의 거침도도 열악해지기 때문에 바람직하지 않다.

증착 과정에 대해 좀 더 자세하게 설명하면, 승화되어 도가니의 노즐을 통과한 클러스터는 진공챔버의 내상측으로 진행하며 기판의 하부에 충돌하게 된다. 충돌된 클러스터는 약한 분자간 결합력이 깨지며 원래 승화된 유기 입자로 되며 주변의 빈자리로 이동하여 기판과 결합하게 된다. 한편, 클러스터를 증착하기 전에 기판의 표면에 계면활성제를 적층할 수 있다. 상기 펜타센 화합물을 이용하는 경우에는 그 두께가 90~ 110 Å일 수 있고, 이때 클러스터의 증착속도는 0.5 내지 1.0Å/S인 것이 바람직한데, 증착속도가 0.5 Å/S 미만인 때에는 박막의 증착속도가 너무 느리기 때문에 유기박막이 제대로 형성되기 어렵고 1.0 Å/S를 초과하는 경우에는 제조된 유기박막의 거칠기가 열악해질 수 있다.

한편, 클러스터 빔 증착시에 상기 기판을 가열하지 않는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 증기화된 클러스터는 20 내지 30℃의 실온에서 증착되어 유기막을 형성할 수 있다. 만일, 기판을 가열하면 가열시 필요한 생산원가가 증가할 뿐만 아니라 대형화에 따라서 기판 전체의 온도균일성을 공정조건으로 수립하기 까다로운 단점이 있다.

진공상태에서 상기 펜타센 화합물을 가열하면 상변화에 의하여 기체로 승화하게 되고 승화된 화합물 입자들은 제1 도가니 내부를 유동하게 된다. 유동하는 입자들은 도가니의 상부에 형성된 노즐을 통과하게 되는데, 이때 노즐의 작은 구멍(hole)을 통과하므로, 상부로 향하는 운동을 하는 즉, 한 방향의 운동에너지를 가진 상태의 입자들만이 노즐을 통과할 수 있게 된다. 따라서, 도가니의 내부에서 증기화된 입자들은 도가니 내부에서 유동하며 서로 부딪치며 약한 분자간 인력으로 클러스터(cluster)를 형성하게 되고, 상부로 향하는 방향성을 가진 상기 클러스터들만이 균일하고 일정한 운동에너지를 가지고, 빔(beam)의 형태로 노즐을 통과하여 진공챔버의 내상측을 향하여 진행하게 된다. 이렇게 상부로 향하는 방향성을 가지고 동시에 균일하고 일정한 운동에너지를 가진 클러스터는 진공챔버의 내상측에 배치된 기판의 하부에 충돌을 하게 되고, 충돌에 의하여 상기 클러스터의 약한 분자간 인력이 깨지게 되며 동시에 잔여의 운동에너지에 의하여 충돌된 주변의 빈자리를 찾아 증착되어서 결국 형성되는 박막의 두께가 균일하게 되어, 결정성이 우수해진다.

이에 반하여 종래의 물리 기상증착 (PVD)법 또는 OMBD법에 의하면, 증착하고자 하는 상기 유기분자들이 특정한 방향성을 가지고 진공챔버 내에서 운동하는 것이 아니라 접시모양 또는 그릇모양의 보트(boat)가 가열됨에 따라서 진공상태인 주변환경으로 직접 증발되는 현상이 발생된다. 이는 본 발명에 의한 클러스터빔 증착에서의 클러스터와는 다른 것으로 약한 인력으로 유기분자들이 뭉쳐져서 클러스터를 형성할 수 없게 된다. 즉, 진공상태인 주변으로 다양한 각도의 방향성을 가지고 또한 넓은 분포 크기의 운동에너지를 가진 유기분자들이 승화되는 것이다. 따라서, 넓은 범위의 운동에너지를 가진 입자들이 여러 방향으로부터 많거나 또는 적게 증착되어 기판의 하부에는 그 표면이 거친 섬(island)의 형태를 가지게 된다. 따라서, 증착되는 유기분자들로 이루어진 표면은 거칠어지게 되어 결정도(crystalline)가 떨어져서 전계이동도(mobility)가 저감된다.

다음, F) 단계로서, Alq₃ 화합물을 제2 도가니 내부에 넣고, DCM 화합물을 제3 도가니에 넣은 후, 제2 및 제3 도가니를 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 배치한다. 이때, 전압 인가 방식에 의하여 각각의 화합물을 가열하여 증기화함으로써, 증기화된 화합물 각각은 제2, 및 제3 노즐을 통하여 클러스터 빔 증착 챔버 내부로 공급하여 기판 상에 발광층을 형성한다. 여기서, photoluminescence spectra 장비를 이용해 최적의 발광층을 제작하기 위한 혼합물들의 도핑 농도를 도출한바, 최적의 도핑 농도는 0.5 ~ 1.0 mol %가 바람직하다. 0.5 ~ 1.0 mol %에 해당하는 PL의 범위는 575 ~ 590 nm이고, 이를 위하여 바람직하게는 제 2 도가니에 10.0 ~ 12.0 V의 전압을 인가할 수 있다. 만일 10.0 V 미만의 전압을 인가하는 경우에는 유기물이 승화되지 않아 증착이 원활에게 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있고, 12.0 V를 초과하면 증착속도를 제어하지 못하고 DCM의 도핑 농도가 1.0 mol %를 초과하는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 제2 도가니의 온도는 바람직하게는 330 ~ 350 ℃일 수 있다. 만일 제2 도가니 내부온도가 330℃ 미만인 경우에는 상기 화합물이 증기화되기 어려울 뿐만 아니라, 평평한 기판에서 열중합이 일어나기 위해 필요한 충분한 에너지를 공급할 수 없기 때문에 유기박막이 형성되기 어렵고, 제3 도가니의 내부온도가 충분하지 않아 DCM의 도핑이 원활하게 이루어지지 않는다. 350 ℃를 초과하는 경우에는, 박막을 형성한 물질의 화학적 조성이 변성된 형태일 수 있고 표면의 거침도도 열악해지며, 제3 도가니의 높은 내부 온도 때문에 DCM의 농도가 1.0 % mol을 초과하여 바람직하지 않다.

또한, 클러스터를 증착하기 전에 기판의 표면에 계면활성제를 적층할 수 있다. 또한, 상기 화합물을 이용하는 경우에는 그 두께가 390~ 410 Å일 수 있다. 또한, 상기 클러스터의 증착속도는 0.1 내지 0.3 Å/S인 것이 바람직한데, 증착속도가 0.1 Å/S 미만인 때에는 박막의 증착속도가 너무 느리기 때문에 유기박막이 제대로 형성되기 어렵고 0.3 Å/S를 초과하는 경우에는 제조된 유기박막의 거칠기가 열악해질 수 있다.

이렇게 발광층이 형성되면, G) 단계로서 전자수송층을 증착한다. P13 화합물을 제4 도가니 내부에 넣고, 전압 인가 방식에 의하여 가열함으로써 증기화하여, 증기화된 화합물을 제4 노즐을 통해 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 기판 상에 전자수송층을 증착시킬 수 있다. 이때, 바람직하게는 7.0 ~ 9.5 V의 전압을 인가할 수 있다. 만일 7.0 V 미만의 전압을 인가하는 경우에는 유기물이 승화되지 않아 증착이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있고, 9.5 V를 초과하면 증착속도를 제어하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 제4 도가니의 온도는 바람직하게는 270 ~ 300℃일 수 있다. 만일 제4 도가니 내부온도가 270℃ 미만인 경우에는 상기 화합물이 증기화되기 어려울 뿐만 아니라, 평평한 기판에서 열중합이 일어나기 위해 필요한 충분한 에너지를 공급할 수 없기 때문에 유기박막이 형성되기 어렵고, 300℃를 초과하는 경우에는 박막을 형성한 물질의 화학적 조성이 변성된 형태일 수 있고 표면의 거침도도 열악해지므로 바람직하지 않다.

또한, 상기 화합물을 이용하는 경우에는 그 두께가 290~ 310 Å일 수 있고, 상기 클러스터의 증착속도는 1.0 내지 2.0Å/S인 것이 바람직한데, 증착속도가 1.0Å/S 미만인 때에는 박막의 증착속도가 너무 느리기 때문에 유기박막이 제대로 형성되기 어렵고 2.0Å/S를 초과하는 경우에는 제조된 유기박막의 거칠기가 열악해질 수 있다.

마지막으로, H) 단계에서는 전자수송층의 상부에 드레인전극, 및 소스전극을 형성한다. 이때, 두 가지의 전극은 통상의 방법을 통해 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 발광을 CCD 카메라로 촬용한 이미지이다. 도 5와 같이, 상술한 방법으로 제조된 유기발광 트랜지스터는 소정의 전압이 인가됨에 따라 의도한 바대로 발광 특성을 나타내었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

1-(1) 전열층의 형성

실리콘 기판의 상부에 용액 공정법을 이용하여 하프늄옥사이드(HfO_x)를 두께 650 Å으로 증착하였다.

1-(2) 자가조립층의 형성

절연층 기판의 상부에 담금법을 이용하여 PA-C12 자가 조립체를 증착하였다.

1-(3) 정공 수송층 증착

배플(baffle)이 달린 10인치 디퓨젼펌프(diffusion pump)를 이용하여 진공챔버내의 진공도를 평균 1×10^-5 Torr로 유지하며, 상부에 직경 1㎜의 노즐이 형성된 덮개를 구비한 흑연(graphite)소재의 제1 도가니를 진공챔버의 내하측에 위치시키고 n형 실리콘기판의 HfO_x/PA-C12가 적층된 면을 아래로 하여 상기 진공챔버의 내상측에 배치하였다. 이때, n형 실리콘기판과 제1 도가니와의 이격된 거리는 190mm이었다. 다음으로, 제1 도가니의 내부에 펜타센를 투입하고 가열온도 220 ~ 250 ℃, 증착속도는 0.5 ~ 1.0 Å/sec의 조건으로 90~110 Å 두께의 정공수송층을 증착하였다. 여기서, 기판의 온도는 20℃를 유지하였다.

1-(4) 발광층 증착

제2 도가니 와 제3 도가니의 내부에 Alq₃, DCM을 각각 투입하고 전압을 인가하여 가열온도 330 ~ 350 ℃, 증착속도는 0.1 ~ 0.3 Å/sec의 조건으로 390 ~ 410 Å 두께의 발광층을 증착하였다.

1-(5) 전자수송층 증착

제4 도가니의 내부에 P13 화합물을 투입하고 전압을 인가하여 가열온도 270 ~ 300 ℃, 증착속도는 1.0 ~ 2.0 Å/sec의 조건으로 390 ~ 410 Å 두께의 전자수송층을 증착하였다.

1-(6) 소스 및 드레인전극 형성

다음으로, 금(Au)을 전극소재로, 박막두께 500Å로 채널너비는 10 mm, 채널길이는 200 ㎛인 새도우 마스크를 이용하여 진공 증착법으로 소스전극 및 드레인 전극을 동시에 형성하여 유기발광 트랜지스터를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 단일층으로 유기전계효과 트랜지스터의 경우에는 1-(3)의 펜타센 화합물만 500 Å 두께로 증착하여 소자를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서 단일층으로 유기전계효과 트랜지스터의 경우에는 1-(5)의 P13 화합물만 500 Å 두께로 증착하여 소자를 제조하였다.

<실험예>

상기 실시예 1 ~ 3의 제조방법을 통해 제조된 n형 전계효과 트랜지스터에 대하여 하기와 같은 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

Classification (thickness)	μ_eff ^h,avg±σ (㎠/Vs)	μ_eff ^e,avg±σ (㎠/Vs)	Light emitting area
Classification (thickness)	μ_eff ^h,avg±σ (㎠/Vs)	μ_eff ^e,avg±σ (㎠/Vs)	V_GS(-)	V_GS(+)
pentacene (500 Å)	0.34 ± 0.05	-	-	-
P13 (Å)	-	0.16 ± 0.04	-	-
pentacene/Alq₃:DCM/P13 (100/400/300 Å)	0.28 ± 0.11	0.04 ± 0.02	Drain	Source

실시예 1에서 제조된 양극성 유기발광 트랜지스터를 공기중에서 전기적 특성을 측정하여 도 6 및 도 7에 나타내었다.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 정전용량을, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 누설전류를 각각 나타내는 그래프로서, 전형적인 양극성 유기발광 트랜지스터의 드레인 스윕(drain sweep) 곡선을 나타내는데, 이로써 게이트의 전압에 따라서 정공과 전자가 어떻게 이동하는지를 알 수 있다. 예를 들어 V_DS에 음의 전압을 인가하였을 경우 게이트의 전압이 0 V일 때는 전자가 우선적으로 주입이 되는 것을 볼 수 있고 게이트의 음의 전압이 커질수록 정공의 역할이 나타나는 것을 볼 수 있다.

도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 출력(output) 특성을, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 트랜지스터의 이동도(transfer) 특성을 나타내는 그래프로서, 게이트 스윕(gate sweep) 곡선, 즉, 전계 이동도(μ_FET, cm²/Vs), 전류점멸비(I_ON/OFF), 문턱전압(V_T, V)의 값은 하기 <수학식 1>에 의해서 유도할 수 있다.

<수학식 1>

단, 상기 수학식 1에서 L은 드레인과 소스 사이 채널의 너비(㎛)이고이고 I_DS는 소스와 드레인 전극 사이에 흐르는 전류이며 W는 소스와 드레인 전극 사이 채널의 길이이고 C_i는 유전층의 전기 용량이고 단위는 nF/cm² 이다. V_GS는 소스와 게이트 전극 사이의 전압(볼트)이이고 V_T은 문턱전압이다.

종합적으로, 본 발명에 따른 유기발광 트랜지스터에 의하면, 높은 유전상수를 가진 절연층을 이용하여 저전압에서 구동이 가능하고, 정공수송층과 전자수송층 사이에 발광층이 배치되어 발광 효율이 상승한다. 또한, 소정의 화합물로 전자수송층 및 정공수송층을 증착시킴으로써, 공기 중에서의 전계이동도 및 소자의 안정성이 향상되는바, 이에 본 발명은 향후 보다 쉽게 구동회로를 개발할 수 있는 모티브를 제공할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 기판 20: 게이트전극
30: 절연층 40: 자가조립층
50: 정공수송층 60: 발광층
70: 전자수송층 80: 소스전극
90: 드레인전극

Claims

기판;
하프늄 옥사이드(HfO_X)를 포함하고, 상기 기판의 상면에 형성된 절연층;
n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 포함하고, 상기 절연층 상(on)에 형성된 자가조립층;
펜타센(pentancene) 화합물을 포함하고, 상기 자가조립층 상에 형성된 정공수송층; 및
4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM)이 도핑된 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃)을 포함하고, 상기 정공수송층 상에 형성된 발광층;
을 포함하는 유기발광 트랜지스터.
청구항 1에 있어서,
상기 DCM의 도핑 농도는 0.5 ~ 1.0 mol %인 유기발광 트랜지스터.
청구항 1에 있어서,
상기 정공수송층의 두께는 90 ~ 110 Å인 유기발광 트랜지스터.
청구항 1에 있어서,
상기 발광층의 두께는 390 ~ 410 Å인 유기발광 트랜지스터.
청구항 1에 있어서,
N,N'-디트리데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 디이미드(N,N'-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide) 화합물을 포함하고, 상기 발광층 상에 형성된 전자수송층;
을 더 포함하는 유기발광 트랜지스터.
청구항 5에 있어서,
상기 전자수송층의 두께는 290 ~ 310 Å인 유기발광 트랜지스터.
청구항 5에 있어서,
상기 전자수송층 상에 200 ㎛ 간격을 두고 서로 마주보도록 배치되고, 각각의 길이가 10 ㎜인 소스전극, 및 드레인전극;
을 더 포함하는 유기발광 트랜지스터.
A) 기판의 하면에 게이트전극을 형성하는 단계;
B) 상기 기판의 상면에, 하프늄 옥사이드(HfO_X)를 증착하여 절연층을 형성하는 단계;
C) n-도데실포스포닉 에시드(n-dodecylphosphonic acid, PA-C12)를 에탄올에 녹인 용액에 상기 기판을 침지하여, 상기 절연층 상에 자가조립층을 형성하는 단계;
D) 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 상기 기판을 삽입하는 단계;
E) 제1 도가니 내부에 펜타센(pentancene) 화합물을 넣고 가열함으로써 증기화하여, 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 상기 자가조립층 상에 정공수송층을 증착하는 단계;
F) 제2 도가니 내부에 트리스 (8-하이드로퀴놀린) 알리미늄(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum, Alq₃) 화합물을 넣고, 제3 도가니 내부에 4-(다이시안노메틸렌)-2-메틸린-6-(피-다이메틸라미노스트릴1)-4에이치-피란(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, DCM) 화합물을 넣은 후에, 각각을 가열함으로써 증기화하여, 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 각각을 공급함으로써 상기 전자수송층 상에 발광층을 증착하는 단계;
G) 제4 도가니 내부에 N,N'-디트리데실페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실릭 디이미드(N,N'-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide) 화합물을 넣고 가열함으로써 증기화하여, 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부에 공급함으로써 상기 발광층 상에 전자수송층을 증착하는 단계; 및
H) 상기 전자수송층의 상에 드레인전극 및 소스전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 유기발광 트랜지스터의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 도가니의 온도는 220 ~ 250℃이고, 상기 제2 도가니의 온도는 330 ~ 350℃이며, 상기 제4 도가니의 온도는 270 ~ 300℃인 유기발광 트랜지스터의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 정공수송층의 증착속도는 0.5 ~ 1.0 Å/s 이고, 상기 발광층의 증착속도는 0.1 ~ 0.3 Å/s 이며, 상기 전자수송층의 증착 속도는 1.0 ~ 2.0 Å/s인 유기발광 트랜지스터의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 도가니, 제2 도가니, 제3 도가니, 및 제4 도가니 각각은 증기화된 화합물을 상기 클러스터 빔 증착 챔버 내부로 공급하는 노즐을 구비하고, 상기 노즐의 직경은 0.5 ~ 1.5 ㎜인 유기발광 트랜지스터의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 도가니, 제2 도가니, 제3 도가니, 및 제4 도가니 각각은 전압인가방식에 의해 가열되고,
상기 제1 도가니에는 6 ~ 8 V의 전압을, 상기 제2 도가니 및 제3 도가니에는 10 ~ 12 V의 전압을, 상기 제4 도가니에는 7 ~ 9.5 V의 전압을 각각 인가하는 유기발광 트랜지스터의 제조방법.