KR20180137213A - Semiconductor material contained vinylene group and Thin-film transistor using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비닐렌구조를 포함한 유기반도체성 물질 및 이를 포함한 전자소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비닐렌구조를 포함하여 반응에 의해 복잡한 구조로 만들어진 비닐렌구조를 포함한 유기반도체성 물질 및 이를 이용한 박막트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to an organic semiconducting material including a vinylene structure and an electronic device including the same. More particularly, the present invention relates to an organic semiconducting material including a vinylene structure, To a thin film transistor.
반도체 성질을 갖는 유기물은 유기 발광 다이오드, 유기 태양전지, 유기 트랜지스터 또는 유기 발광 트랜지스터와 같은 광, 전기적 소자 분야에 있어서 그들의 높은 응용 가능성으로 인해 산업적인 관심이 증대되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Organic materials having semiconducting properties are growing in industrial interest due to their high applicability in the field of optoelectronic devices such as organic light emitting diodes, organic solar cells, organic transistors or organic light emitting transistors.
최근 반도체 성질을 띄는 유기 소재의 개발과 이를 이용한 다양한 응용 연구 또한 어느 때보다 활발히 진행되어 왔다. 전자파 차폐막, 캐패시터, OLED 디스플레이, 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor;OTFT), 태양 전지, 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자 등 유기 반도체를 이용한 응용 연구의 영역은 계속해서 확장되고 있다. 이 중 특히 OLED 분야는 대형 디스플레이 상품화를 목전에 두고 있어 유기물을 이용한 응용 연구를 활성화시키는 촉매제 역할을 하고 있으며, OLED의 능동 구동용 회로로 시작하여 차세대 스마트카드 등의 응용에도 기대되는 유기 반도체 박막 트랜지스터도 급부상을 하고 있다. 또한 유기물 반도체를 활성층으로 하여 전기적 발전 특성 발표가 있은 후 레이저 다이오드로서의 응용성에 대해서도 많은 관심을 다시 불러일으키고 있다. Recently, the development of semiconducting organic materials and various applications using them have been actively pursued more than ever. Applications of organic semiconductors such as electromagnetic wave shielding films, capacitors, OLED displays, organic thin film transistors (OTFTs), solar cells, and memory devices using multiphoton absorption phenomena continue to expand. In particular, the OLED field is in the forefront of commercialization of large-sized displays, and thus acts as a catalyst to activate application research using organic materials. Organic semiconductor thin film transistors (OLEDs), which are expected to be used for applications such as next- Are also emerging. In addition, after the announcement of the electric power generation characteristics using the organic semiconductor as the active layer, much attention has been paid to the application as a laser diode.
유기 반도체 트랜지스터는 소재의 특성상 유기 전기발광 트랜지스터에 쓰이는 발광 유기물과 같은 유기물 반도체이므로 증착 방법이 같고, 물리적 화학적 성질이 비슷하여 같은 공정 조건을 유지하면서 소자를 제작할 수 있다. 또한 둘 다 상온 및 저온(섭씨 100℃ 이하) 공정이 가능하므로 유기 트랜지스터를 이용한 플라스틱 기반의 유기 전기 발광 소자 제작이 가능하다. 같은 맥락에서 플라스틱을 기판으로 하여 구부림이 가능한 액정 표시 소자를 구현하는 곳에서도 사용이 가능하다. 또한 최근 큰 관심을 불러일으키고 있는 전자종이의 구동을 들 수 있는데, 전자종이는 전류구동이 아니라 전압 구동이고, 높은 전하 이동도나 빠른 스위칭 속도를 필요로 하는 표시소자가 아닐 뿐 아니라 구부림이 가능한 대면적에 적용되는 기술이므로 유기 트랜지스터가 가장 제격이라 볼 수 있다. 또한 현재 반도체 공정을 통한 실리콘 기반으로 사용되고 있는 스마트 카드용 마이크로 프로세서도 유기트랜지스터를 적용할 경우 실리콘 프로세서와 플라스틱 베이스 등의 접합 등에 따른 경비를 절감할 수 있어 사용이 기대된다. 더 나아가서 입는 컴퓨터의 다양한 부분에 응용이 가능할 것으로 생각된다.Organic semiconductor transistors are organic semiconductors such as luminescent organic materials used in organic electroluminescent transistors due to the nature of the material, so that the device can be manufactured while maintaining the same process conditions by the same deposition method and physical and chemical properties. In addition, since both of the processes can be performed at room temperature and low temperature (100 캜 or less), it is possible to manufacture a plastic-based organic electroluminescent device using organic transistors. In the same manner, it can be used in a place where a liquid crystal display device capable of bending a plastic substrate is implemented. Recently, there has been a great interest in the driving of electronic paper. Electronic paper is not a current driving device but a voltage driving device. It is not a display device requiring high charge mobility or fast switching speed, The organic transistor is considered to be the best. In addition, microprocessor microcontrollers for smart cards, which are currently being used as a silicon base through semiconductor processes, are expected to be used because they can reduce costs due to bonding of silicon processors and plastic bases when organic transistors are used. Furthermore, it can be applied to various parts of a computer to be worn.
고성능의 소자를 얻기 위해서 유기 반도체는 다음과 같은 전하 주입과 전류이동성에 대한 일반적인 사항을 만족해야 한다. (ⅰ) 유기반도체 물질은 전기장이 인가되었을 때 정공과 전자의 주입이 쉽게 일어나는 분자 오비탈(HOMO/LUMO) 에너지를 가져야 한다. (ⅱ) 이웃한 분자들 사이의 효과적인 전하이동이 일어날 수 있도록 물질의 결정구조는 프론티어 오비탈(frontier orbital) 의 충분한 겹침을 가져야 한다. (ⅲ) 불순물은 전하트랩으로 작용하기 때문에 고체는 아주 순수하여야 한다. (ⅳ) 분자 내 파이-파이 스태킹(π-π stacking)의 방향을 따라서 효과적인 전하이동이 일어날 수 있도록 분자는 소자기판에 나란한 긴축을 따라서 선택적으로 배열해야 한다. (ⅴ) 유기반도체의 결정영역은 소스와 드레인 전극사이를 단결정 같은 박막 형태를 가진 필름의 형태로 덮여야 한다. 부가적으로 유기 물질의 용해도도 우수한 것이 바람직하다. 소자 제작 시 용액 공정은 저온공정이 가능하기 때문에 플라스틱 기판에도 쉽게 박막을 형성할 수 있어, 비용이 저렴한 소자의 제작이 가능하다.In order to obtain high-performance devices, organic semiconductors must satisfy the following general requirements for charge injection and current mobility. (I) The organic semiconducting material should have molecular orbital (HOMO / LUMO) energy, which allows easy injection of holes and electrons when an electric field is applied. (Ii) the crystal structure of the material must have a sufficient overlap of the frontier orbital so that effective charge transfer between neighboring molecules can take place. (Iii) Since the impurities act as charge traps, the solids must be very pure. (Iv) Molecules must be selectively arranged along side-by-side constrictions on the device substrate so that effective charge transfer can occur along the direction of pi-p stacking in the molecule. (V) The crystalline region of the organic semiconductor should be covered in the form of a film having a thin film form such as a single crystal between the source and drain electrodes. In addition, it is preferable that the solubility of the organic material is also excellent. Since the solution process can be performed at low temperature during the device fabrication, it is possible to easily form a thin film on a plastic substrate, thereby making it possible to manufacture a device with a low cost.
일반적으로 유기반도체 물질의 제조는 용액공정을 이용하여 제조한다. 상기 용액공정은 기판상에 고분자의 유기물질을 유기 용매에 녹여서 그 용액을 기판 위에 도포하여 얇은 막을 형성한다.Generally, the production of an organic semiconductor material is made using a solution process. In the solution process, an organic material of a polymer is dissolved in an organic solvent on a substrate, and the solution is coated on the substrate to form a thin film.
그러나, 용액공정으로 얇은 막을 형성하는 경우 그 위에 층에는 다시 용액공정을 할 수 없다. 이유는 용액의 용매가 이미 용액공정으로 만들어진 층을 다시 녹이기 때문이다.However, when a thin film is formed by a solution process, the solution process can not be performed again on the layer. The reason is that the solvent of the solution re-melts the layer already made by the solution process.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 모든 과정을 간단한 용액 공정으로 할 수 있으면서 적층 구조를 형성하여 여러 층으로 구성된 복잡한 구조의 집적 소자회로를 제조할 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to overcome the above-described problems by providing a technique for fabricating an integrated circuit having a complicated structure composed of several layers by forming a laminate structure while allowing all processes to be simple solution processes.
또한, 본 발명의 목적은 트랜지스터를 제조함에 있어서 각각의 구성을 얇은 층으로 제조함으로써 투명하면서도 소자성능이 우수한 박막트랜지스터 제조기술을 제공하는 데 있다.It is also an object of the present invention to provide a thin film transistor manufacturing technology which is transparent and has excellent device performance by manufacturing the respective constitutions in a thin layer in manufacturing transistors.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 비닐렌 구조를 포함하는 물질로 서로 반응을 통해 커플링되는 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an organic semiconducting material comprising a vinylene structure, wherein the organic semiconducting material is coupled with a material containing a vinylene structure through a reaction.
또한 본 발명에 따르면, 상기 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.Also, according to the present invention, there is provided an organic semiconducting material comprising a vinylene structure, wherein an electron withdrawing group (EWG) is bonded to the vinylene structure.
또한 본 발명에 따르면, 상기 EWG는 F기, CN기, Cl기 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.Also, according to the present invention, there is provided an organic semiconducting material comprising a vinylene structure, wherein the EWG contains at least one of F group, CN group and Cl group.
또한 본 발명에 따르면, 커플링이 이루어진 후 [구조식 1], [구조식 2], [구조식 3] 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.According to the present invention, there is also provided an organic semiconducting material comprising a vinylene structure, characterized in that it comprises any one of [structural formula 1], [structural formula 2] and [structural formula 3] after coupling.
[구조식 1][Structural formula 1]
[구조식 2][Structural formula 2]
[구조식 3][Structural Formula 3]
여기서 R은 EWG(electron withdrawing group)임Where R is an electron withdrawing group (EWG).
또한 본 발명에 따르면, 상기 비닐렌 구조를 포함하는 물질로는 DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT, 29DPP-FTVT 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.According to the present invention, the material containing the vinylene structure includes at least one of DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT and 29DPP-FTVT. Organic semiconductor material.
또한 본 발명에 따르면, 상기 반응은 300 ~ 500℃로 가열함으로 반응을 일으키는 것을 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.According to the present invention, the reaction is carried out by heating at 300 to 500 ° C to give an organic semiconducting material containing a vinylene structure.
또한 본 발명에 따르면, 상기 반응은 1 ~ 50Kpa의 압력을 추가로 가하는 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질을 제공한다.According to the present invention, there is also provided an organic semiconducting material comprising a vinylene structure, characterized in that the reaction additionally applies a pressure of 1 to 50 Kpa.
또한 본 발명에 따르면, 박막트랜지스터에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 위치한 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 위치한 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상의 전면에 위치하는 유기반도체층; 및 상기 유기반도체층 상에 서로 이격되어 위치하는 소스/드레인 전극을 포함하되, 상기 유기반도체층은 비닐렌 구조를 포함하는 물질로 서로 반응을 통해 커플링되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.According to the present invention, there is also provided a thin film transistor comprising: a substrate; A gate electrode disposed on the substrate; A gate insulating layer disposed over the entire surface of the substrate including the gate electrode; An organic semiconductor layer located on the entire surface of the gate insulating film; And source / drain electrodes spaced apart from each other on the organic semiconductor layer, wherein the organic semiconductor layer is coupled with a material containing a vinylene structure through reaction with each other.
또한 본 발명에 따르면, 상기 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.Also, according to the present invention, there is provided a thin film transistor characterized in that an electron withdrawing group (EWG) is bonded to the vinylene structure.
또한 본 발명에 따르면, 상기 EWG는 F기, CN기, Cl기 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.Also, according to the present invention, there is provided a thin film transistor characterized in that the EWG includes at least one of F group, CN group and Cl group.
또한 본 발명에 따르면, 커플링이 이루어진 후 [구조식 1], [구조식 2], [구조식 3] 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.Further, according to the present invention, there is provided a thin film transistor characterized in that it is made of any one of [structural formula 1], [structural formula 2] and [structural formula 3] after coupling.
또한 본 발명에 따르면, 상기 비닐렌 구조를 포함하는 물질로는 DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT, 29DPP-FTVT 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 박막트랜지스터를 제공한다.According to the present invention, the material containing the vinylene structure includes at least one of DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT and 29DPP-FTVT. Thereby providing a thin film transistor.
또한 본 발명에 따르면, 상기 반응은 300 ~ 500℃로 가열함으로 반응을 일으키는 것을 비닐렌 구조를 포함하는 박막트랜지스터를 제공한다.According to the present invention, there is provided a thin film transistor including a vinylene structure in which the reaction is caused by heating to 300 to 500 ° C.
또한 본 발명에 따르면, 상기 반응은 1 ~ 50Kpa의 압력을 추가로 가하는 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 박막트랜지스터를 제공한다.According to the present invention, there is also provided a thin film transistor including a vinylene structure, characterized in that the reaction is further applied with a pressure of 1 to 50 Kpa.
또한 본 발명에 따르면, 상기 유기반도체층의 두께는 3~10nm 인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.Also, according to the present invention, there is provided a thin film transistor characterized in that the thickness of the organic semiconductor layer is 3 to 10 nm.
또한 본 발명에 따르면, 상기 유기절연막은 폴리메타아크릴레이트 (PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 페놀계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드와 같은 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자이리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 파릴렌(parylene) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용하며, 상기 무기절연막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, Al2O3, Ta2O5, BST, PZT 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.In addition, according to the present invention, the organic insulating layer may be formed of an imide polymer such as polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), a phenol polymer, an acrylic polymer, and polyimide, an arylether polymer, , A fluorine-based polymer, a p-xylylene-based polymer, a vinyl alcohol-based polymer, and parylene, and the inorganic insulating film is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , BST, and PZT is used as the gate insulating film.
또한 본 발명에 따르면, 상기 게이트 전극은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al-alloy), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo-alloy), 실버나노와이어(silver nanowire), 갈륨인듐유태틱(gallium indium eutectic), PEDOT;PSS 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터를 제공한다.According to the present invention, the gate electrode may be formed of one selected from the group consisting of Al, Al-Al, Mo, Mo-Al, indium eutectic, PEDOT, and PSS are used.
본 발명에 따른 비닐렌구조를 포함한 유기반도체성 물질은 전자소자 제조시 용액공정으로 복수개의 층을 형성할 수 있는 장점이 있다.The organic semiconducting material having a vinylene structure according to the present invention has an advantage that a plurality of layers can be formed by a solution process in the production of an electronic device.
또한 본 발명에 따른 비닐렌구조를 포함한 유기반도체성 물질은 가교 현상을 이용하여 각각의 분자 체인간의 network가 효율적으로 형성될 수 있어서, 주사슬의 intra-chain에 의한 전하의 이동 길이가 반응 전보다 획기적으로 길어지게 되어 10 nm 이하의 두께에서도 1 cm2/Vs 이상의 유기 트랜지스터 전하이동도 소자 성능을 구현할 수 있다.In addition, the organic semiconducting material including the vinylene structure according to the present invention can efficiently form a network between the respective molecular chains by using the crosslinking phenomenon, so that the movement length of the charge due to the intra-chain of the main chain is more remarkable So that the organic transistor charge mobility of 1 cm 2 / Vs or more can be realized even at a thickness of 10 nm or less.
또한 본 발명에 따른 비닐렌구조를 포함한 유기반도체성 물질을 이용하여 전자소자를 제조하는 경우 높은 전하 이동도의 성능을 유지하면서도 10 nm 이하의 얇은 두께의 박막이 가능하고, 박막 고유 물질에 의한 박막 면적당 가시광선의 흡수율이 상당히 낮아지게 되므로 투명한 유기 소자를 유지할 수 있다. 이에 따라 투명 디스플레이로 적용할 수 있는 데, 일반적인 트랜지스터는 LED (발광 소자)의 구동 소자로서 적용되어 LED의 뒷부분에 같이 결합되어 제작되어지는데, 구동 소자인 트랜지스터가 투명할 경우 LED소자의 전면부 뿐만 아니라 후면부에서도 빛의 발현이 가능하므로 어느 위치에 있더라도 LED 화면으로 표출되는 정보를 볼 수 있는 장점이 있다.When an electronic device is manufactured using an organic semiconducting material containing a vinylene structure according to the present invention, a thin film having a thickness of less than 10 nm can be formed while maintaining high charge mobility, and a thin film The absorption rate of the visible light per area is considerably lowered, so that a transparent organic device can be maintained. Accordingly, a general transistor can be applied as a driving element of an LED (light emitting element) to be combined with a rear part of the LED. When the transistor, which is a driving element, is transparent, Since it is possible to display light even in the rear part, there is an advantage that information displayed on the LED screen can be seen regardless of the position.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막트랜지스터를 제조 공정도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 유기반도체성 물질의 만들어지는 반응을 대략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 3의 트랜지스터에서 n채널 및 p채널의 성능을 나타낸 것이다.1 is a view illustrating a manufacturing process of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic representation of the reaction of the organic semiconducting material according to Example 1 of the present invention.
3 shows the performance of the n-channel and the p-channel in the transistor of the third embodiment.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that, in the drawings, the same components or parts have the same reference numerals as much as possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted so as to avoid obscuring the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation of, or approximation to, the numerical values of manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.
본 발명의 트랜지스터 등의 전자소자 반도체층에 사용되는 물질로 비닐렌 구조를 포함하는 물질이며 상기 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합되어 서로 반응을 통해 커플링되는 것을 특징으로 한다.A material used for an electronic device semiconductor layer such as a transistor of the present invention is a material containing a vinylene structure and an electron withdrawing group (EWG) is coupled to the vinylene structure and is coupled through a reaction.
비닐렌 구조를 포함하는 물질로 상기 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 물질을 이용하여 서로 반응을 시켜 커플링되도록 한다.A material containing a vinylene structure is reacted with a material having an electron withdrawing group (EWG) bonded to the vinylene structure to be coupled to each other.
반응을 통해 커플링시키는 방법으로는 300℃ ~ 500℃의 열을 가하는 방법으로 커플링시킬 수 있다. As a coupling method through the reaction, coupling can be performed by heating at 300 ° C to 500 ° C.
또한, 추가적으로 압력을 가함으로써 반응을 도울 수 있는 데, 추가되는 압력으로는 1 ~ 50KPa을 추가하여 제조할 수 있다.In addition, the reaction can be further assisted by applying pressure, which can be produced by adding 1 to 50 KPa to the added pressure.
한편, 본 발명은 비닐렌 구조를 포함하면서도 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 물질일 수 있다.Meanwhile, the present invention may be a material including a vinylene structure and an EWG (electron withdrawing group) bonded to a vinylene structure.
상기 EWG(electron withdrawing group)로는 F기, CN기, Cl기 등이 있는 데, 이러한 그룹의 특징으로는 전기음성도가 큰 물질로서 비닐렌기가 반응이 쉽게 일어나 커플링구조로 되도록 하는 데 도움을 준다.As the EWG (electron withdrawing group), there are F group, CN group, Cl group, and the like. As a characteristic of such a group, a substance having a high electronegativity is used as a vinylene group, give.
비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 물질로는 DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT, 29DPP-FTVT 등이 있으며, 구체적인 구조식은 다음과 같다.The electron withdrawing group (EWG) bonded to the vinylene structure includes DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT and 29DPP-FTVT.
이러한 비닐렌구조가 포함된 물질을 반응을 시키게 되면 다음과 같이 커플링구조로 만들어지게 된다.When a substance containing such a vinylene structure is reacted, the coupling structure is formed as follows.
반응을 통해 만들어진 구조는 싸이클로부탄의 커플링구조인 데 이러한 커플링구조는 매우 불안정한 상태가 된다.The structure created through the reaction is a cyclobutane coupling structure, which makes the coupling structure very unstable.
불포화된 이중결합의 비닐렌 구조를 포함하는 고분자 반도체 물질은 박막상태에서 300도 이상의 열처리를 통해 원래의 구조로 존재하지 않고 인접한 두 고분자들의 비닐렌 사이에 [2+2]고리첨가반응(cycloaddition)이 일어나 사이클로부탄 구조의 새로운 형태로 존재하게 된다. 이렇게 생성된 사이클로부탄은 사각형의 중심 구조를 가지고 있고, ring strain에 의해서 탄소-탄소간 결합력이 보통의 탄소 단일결합보다 약하기 때문에 열적으로 매우 불안정한 상태가된다.에 있다.The polymer semiconducting material containing an unsaturated double bond vinylene structure is not present in the original structure through heat treatment at a temperature of 300 ° C. or more in the thin film state, and a [2 + 2] cycloaddition reaction between vinylene of two adjacent polymers is performed. And a new form of the cyclobutane structure exists. The cyclobutane thus formed has a quadrangular central structure and is thermally very unstable because the bond strength between carbon and carbon is weaker than a normal carbon single bond due to ring strain.
이러한 불안정한 상태의 물질은 구핵원자 추가(nucleophile addition)에 의해 [구조식 1], [구조식 2], [구조식 3] 중 어느 하나로 이루어지게 된다.The material in this unstable state is formed by any one of [structural formula 1], [structural formula 2], and [structural formula 3] by nucleophile addition.
[구조식 1][Structural formula 1]
[구조식 2][Structural formula 2]
[구조식 3][Structural Formula 3]
여기서 R은 EWG(electron withdrawing group)임Where R is an electron withdrawing group (EWG).
즉, 싸이클로부탄의 불안정한 구조를 안정화되도록 하기 위해 반응은 아래와 같은 순서로 이루어질 수 있다.That is, in order to stabilize the unstable structure of the cyclobutane, the reaction can be carried out in the following order.
이러한 사이클로부탄의 불안정한 구조(a)는 고온 환경에서 링 구조가 깨지면서 라디칼을 형성하고 이에 의한 재배열 반응(rearrangement)에 의해 구조식 1 ~ 구조식 3이 포함된 (b), (c), (d)와 같은 형태를 갖게 된다. 이들 고분자 물질들은 거미줄과 같이 복잡한 연결고리가 형성되어 기존 용매에 잘 녹지 않는 특성을 나타낸다. 따라서, 용액 공정으로 적층구조를 형성한 이후 다시 용액공정을 실시할 경우 용매에 녹지 않고 층이 그대로 유지될 수 있다. 이러한 물질을 통해 전자소자를 제조할 경우 복잡한 구조의 집적회로를 구현할 수 있다.(B), (c), (d), (c) and (d) in which the ring structure is broken and the radicals are formed in the high temperature environment and rearrangement is carried out to thereby form the unstable structure And so on. These macromolecular materials have the characteristics that they are not soluble in conventional solvents because of the formation of complex linkages such as webs. Therefore, when the solution process is performed after the lamination structure is formed by the solution process, the layer can be maintained without being dissolved in the solvent. When an electronic device is manufactured through such a material, an integrated circuit having a complicated structure can be realized.
또한, 본 발명의 물질은 공액성을 유지하면서 공액 길이도 증가할 뿐 아니라 열적으로도 매우 안정하기 때문에 박막트랜지스터 등의 전자소자에 성능이 크게 향상된 유기반도체성 물질로 활용될 수 있다.In addition, the material of the present invention can be utilized as an organic semiconducting material having a remarkably improved performance in an electronic device such as a thin film transistor, because the material of the present invention maintains the conjugated structure while increasing the conjugation length as well as being thermally stable.
또한, 용액공정을 통해 반도체층을 형성한 뒤, 이후 절차로 용액공정을 다시 실시하더라도 반도체층이 녹는 현상이 발생하지 않으므로, 용액공정으로 이후 층을 형성할 수 있다.Further, after the semiconductor layer is formed through the solution process, the semiconductor layer is not melted even if the solution process is performed again in the subsequent procedure, so that the subsequent layer can be formed by the solution process.
상기에서 설명한 비닐렌 구조를 포함하는 물질로 서로 반응을 통해 커플링된 유기반도체성 물질을 이용하여 전자소자인 박막트랜지스터를 제조할 수 있으며, 이하 박막트랜지스터의 제조에 대해서 설명한다. A thin film transistor, which is an electronic device, can be manufactured using an organic semiconducting material that is coupled through a reaction with a material including the above-described vinylene structure. Hereinafter, the manufacture of a thin film transistor will be described.
본 명세서에서 박막트랜지스터는 TGBC(Top Gate Bottom Contact)구조에 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 BGTC(Bottom Gate Top Contact)구조 등에서도 적용될 수 있다.Though the thin film transistor is described in the present invention as a top gate bottom contact (TGBC) structure, the present invention is not limited thereto and can be applied to a BGTC (bottom gate top contact) structure.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 박막트랜지스터를 제조 공정도를 나타낸 것이다. 1 is a view illustrating a manufacturing process of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
탑게이트 형태의 유기박막트랜지스터는 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 서로 이격되게 소스/드레인 전극을 형성시킨 후, 상기 소스/드레인 전극을 덮도록 탄소나노튜브가 포함된 유기반도체층을 형성하고, 상기 유기반도체층 위에 게이트 절연막을 형성하고, 그리고 상기 게이트 절연막 상의 일부 영역에 게이트 전극을 형성하는 단계로 구성된다.A top gate type organic thin film transistor includes a substrate, a source / drain electrode formed on the substrate so as to be spaced apart from each other, an organic semiconductor layer including carbon nanotubes to cover the source / drain electrode, Forming a gate insulating film on the organic semiconductor layer, and forming a gate electrode on a part of the gate insulating film.
도 1을 참조하면, 기판을 제공하고, 상기 기판 상의 일부에 게이트 전극을 형성한다.Referring to FIG. 1, a substrate is provided, and a gate electrode is formed on a part of the substrate.
상기 기판은 n-형이나 p-형으로 도핑된 실리콘 웨이퍼, 유리기판, 폴리에테르술폰(polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르 이미드 (polyetherimide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이드 (polyethyeleneterepthalate), 폴리에틸렌 나프탈렌 (polyethylene naphthalate) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플라스틱 필름과 인듐틴옥사이드 (indium tin oxide) 가 코팅된 유리기판 및 플라스틱 필름을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.The substrate may be an n-type or p-type doped silicon wafer, a glass substrate, a polyethersulphone, a polyacrylate, a polyetherimide, a polyimide, a polyethylene terephthalate but are not limited to, a plastic film selected from the group consisting of polyethyeleneterephthalate and polyethylene naphthalate, a glass substrate coated with indium tin oxide, and a plastic film.
상기 소스/드레인 전극은 Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO 또는 이들의 합금 중에서 선택되는 단일층으로 형성될 수 있으며, 기판과의 접착성을 향상시키기 위하여 Ti, Cr 또는 Ni과 같은 접착 금속층을 더욱 포함하여 다중층으로 형성될 수 있다. 또한 그라핀(graphene), 카본나노튜브(CNT), PEDOT:PSS 전도성 고분자 실버나노와이어(silver nanowire) 등을 이용하여 기존의 금속보다 탄성에 더욱 유연한 소자를 제조할 수 있으며 위 물질들을 잉크로 사용하여 잉크젯 프린팅 또는 스프레이 등의 인쇄공정을 이용하여 소스/드레인 전극을 제조할 수 있다. 이러한 인쇄공정을 통해서 소스/드레인 전극을 형성하며 진공공정을 배제할 수 있어서 제조비용의 절감효과를 기대할 수 있다.The source / drain electrodes may be formed of a single layer selected from Au, Al, Ag, Mg, Ca, Yb, Cs-ITO or alloys thereof. In order to improve adhesion with the substrate, And may further include an adhesive metal layer such as a metal layer. In addition, by using graphene, carbon nanotube (CNT), PEDOT: PSS conductive polymer silver nanowire, etc., it is possible to fabricate a more flexible device than the existing metal and use the above materials as ink A source / drain electrode can be manufactured using a printing process such as inkjet printing or spraying. Since the source / drain electrodes are formed through the printing process and the vacuum process can be eliminated, the manufacturing cost can be expected to be reduced.
상기 소스/드레인 전극 상부에는 유기반도체층을 형성할 수 있다.An organic semiconductor layer may be formed on the source / drain electrode.
상기 유기반도체층은 앞서 설명한 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 물질이 서로 반응을 통해 커플링된 유기반도체성 물질을 이용할 수 있다.The organic semiconductor layer may be an organic semiconducting material in which an electron withdrawing group (EWG) -bonded material is coupled to the vinylene structure as described above.
비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 물질이 서로 반응을 통해 커플링된 물질을 용매에 녹여 스핀코팅 또는 바코팅 등의 방법을 통해 형성될 수 있다.A substance having an electron withdrawing group (EWG) bonded to a vinylene structure may be formed through a method such as spin coating or bar coating by dissolving a substance that is coupled through a reaction with each other in a solvent.
유기반도체층 형성 후 반도체 결정성 및 안정성 등의 소자 성능을 향상시키기 위해 열처리나 광학적 노출(exposure) 등을 시행할 수 있다.After the formation of the organic semiconductor layer, heat treatment or optical exposure may be performed to improve device performance such as semiconductor crystallinity and stability.
특히, 본 발명의 트랜지스터에서 유기반도체층은 스핀코팅, 바코팅의 방법으로 ultra-thin 구조의 유기반도체층을 형성할 수 있는 데, 두께는 3 ~ 10nm의 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 이에 따라서 투명도도 우수하여 85~90%의 투명도를 유지할 수 있다.In particular, in the transistor of the present invention, the organic semiconductor layer can form an ultra-thin organic semiconductor layer by spin coating or bar coating. The thickness of the organic semiconductor layer can be 3 to 10 nm, The transparency is also excellent, and transparency of 85 to 90% can be maintained.
본 발명의 트랜지스터는 10 nm 이하의 얇은 두께의 박막이 가능하여 박막 고유 물질에 의한 박막 면적당 가시광선의 흡수율이 상당히 낮아지게 되므로 투명한 유기 소자를 유지할 수 있어 투명 디스플레이로 적용할 수 있다.Since the transistor of the present invention is capable of forming a thin film having a thickness of 10 nm or less, the absorption rate of visible light per thin film area due to the thin film intrinsic material is considerably lowered, so that a transparent organic device can be maintained.
상기 유기반도체층의 상부에는 전면에 걸쳐서 게이트 절연막을 형성할 수 있다. A gate insulating layer may be formed over the entire surface of the organic semiconductor layer.
상기 게이트 절연막은 유기절연막 또는 무기절연막의 단일막 또는 다층막으로 포함되거나 유-무기 하이브리드 막으로 포함된다. 상기 유기절연막으로는 폴리메타아크릴레이트 (PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 페놀계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드와 같은 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자이리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 파릴렌(parylene) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용한다. 상기 무기절연막으로는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, Al2O3, Ta2O5, BST, PZT 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용한다.The gate insulating film may be a single film or a multilayer film of an organic insulating film or an inorganic insulating film, or may be included as a organic-inorganic hybrid film. Examples of the organic insulating film include imide polymers such as polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), phenol polymers, acrylic polymers and polyimides, arylether polymers, amide polymers, fluoropolymers, p - a zirconium-based polymer, a zirylene-based polymer, a vinyl alcohol-based polymer, and parylene. As the inorganic insulating film, any one or more selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , BST and PZT is used.
상기 게이트 절연막상 일부영역에는 게이트 전극을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al-alloy), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo-alloy), 실버나노와이어(silver nanowire), 갈륨인듐유태틱(gallium indium eutectic), PEDOT;PSS 중에서 선택되는 어느 하나로 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극은 위 물질들을 잉크로 사용하여 잉크젯 프린팅 또는 스프레이 등의 인쇄공정을 이용하여 게이트 전극을 제조할 수 있다. 이러한 인쇄공정을 통해서 게이트 전극을 형성하며 진공공정을 배제할 수 있어서 제조비용의 절감효과를 기대할 수 있다.A gate electrode may be formed on a part of the gate insulating film. The gate electrode may be formed of one selected from the group consisting of aluminum (Al), aluminum alloy (Al), molybdenum (Mo), molybdenum alloy, silver nanowire, gallium indium eutectic, PEDOT; PSS and the like. The gate electrode can be manufactured using a printing process such as inkjet printing or spraying using the above materials as an ink. Since the gate electrode is formed through the printing process and the vacuum process can be eliminated, the manufacturing cost can be expected to be reduced.
이로써 박막트랜지스터를 완성할 수 있으며, 본 발명의 비닐렌구조를 포함한 유기반도체성 물질을 이용한 트랜지스터는 가교 현상을 이용하여 각각의 분자 체인간의 network가 효율적으로 형성될 수 있어서, 주사슬의 intra-chain에 의한 전하의 이동 길이가 반응 전보다 획기적으로 길어지게 되어 10 nm 이하의 두께에서도 1 cm2/Vs 이상의 유기 박막트랜지스터 전하이동도 소자 성능을 구현할 수 있다.As a result, a thin film transistor can be completed. In the transistor using the organic semiconductive material including the vinylene structure of the present invention, a network between each molecular chain can be efficiently formed by using the crosslinking phenomenon, The charge transporting length by the organic thin film transistor is remarkably longer than that before the reaction, so that the organic thin film transistor charge mobility device performance of 1 cm 2 / Vs or more can be realized even at a thickness of 10 nm or less.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
실시예Example 1 One
비닐렌Vinylene 구조를 포함하는 물질로 서로 반응을 통해 By reacting with each other with a substance containing structure 커플링된Coupled 물질 제조 Material manufacturing
비닐렌 구조를 포함한 DPP-CNTVT를 준비하여 300℃의 온도를 가하여 서로 반응을 통해 커플링된 물질을 제조한다. 제조된 물질은 [구조식 1] ~ [구조식 3]이 포함될 수 있다.DPP-CNTVT containing a vinylene structure is prepared and reacted with each other at a temperature of 300 ° C to prepare a coupled material. The prepared material may include [structural formula 1] - [structural formula 3].
박막트랜지스터 제조Thin Film Transistor Manufacturing
박막트랜지스터를 제조하는 데 있어, 상기 기판 상에 서로 이격되게 소스/드레인 전극을 형성시킨 후, 상기 소스/드레인 전극을 덮도록 형성된 유기반도체층을 형성한다.In manufacturing the thin film transistor, source / drain electrodes are formed on the substrate so as to be spaced apart from each other, and then an organic semiconductor layer formed to cover the source / drain electrodes is formed.
상기 유기반도체층은 비닐렌 구조를 포함하는 물질로 서로 반응을 통해 커플링된 물질을 이용하며, 용액공정을 통해 얇은 두께로 형성하는 데 바코팅의 방법으로 유기반도체층을 형성한다. 유기반도체층의 두께는 10nm로 제조한다.The organic semiconductor layer includes a material including a vinylene structure and is coupled with each other through a reaction. A thin layer is formed through a solution process to form an organic semiconductor layer. The thickness of the organic semiconductor layer is 10 nm.
상기 유기반도체층 위에는 게이트 절연막을 형성하는 데 PMMA를 용액공정으로 형성한다. 게이트 절연막도 바코팅의 방법으로 실시한다.On the organic semiconductor layer, PMMA is formed by a solution process to form a gate insulating film. The gate insulating film is also formed by a bar coating method.
그리고 상기 게이트 절연막 상의 일부 영역에 게이트 전극(알루미늄(Al) 이용)을 형성하는 박막트랜지스터를 제조하였다.And a gate electrode (using aluminum (Al)) is formed in a partial region of the gate insulating film.
실시예Example 2 2
실시예 1과 동일하게 실시하되,The procedure of Example 1 was repeated,
유기반도체층 물질 제조시 압력을 4.36Kpa로 가하여 제조한 후, 트랜지스터를 완성하였다.A pressure of 4.36 Kpa was applied to the organic semiconductor layer material, and the transistor was completed.
실시예Example 3 3
실시예 1과 동일하게 실시하되,The procedure of Example 1 was repeated,
유기반도체층 물질 제조시 압력을 7KPa을 추가로 가하여 제조한 후, 트랜지스터를 완성하였다.A pressure of 7 KPa was further added to the organic semiconductor layer material, and the transistor was completed.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 유기반도체성 물질의 만들어지는 반응을 대략적으로 나타낸 것이다.2 is a schematic representation of the reaction of the organic semiconducting material according to Example 1 of the present invention.
도 2를 참조하면, DPP-CNTVT를 온도를 가하여 반응을 시키게 되면, 비닐렌구조가 있는 부분에서 서로 결합하게 되어 사이클로부탄 구조를 갖게 된다.Referring to FIG. 2, when DPP-CNTVT is reacted by adding a temperature, it is bonded to a portion having a vinylene structure to have a cyclobutane structure.
이후 차례로 [구조식 1], [구조식 2], [구조식 3]을 포함하는 고분자 물질로 변경하게 되는 데, 이는 안정한 구조로 변화하게 되기 때문이다.The polymer material is changed to a polymer material including the
실시예 1 ~ 실시예 3의 소자 성능을 [표 1]로 표시하였다.The device performances of Examples 1 to 3 are shown in [Table 1].
구 분
division
[㎠V-1S-1]μ h, max
[Cm 2 V -1 S -1 ]
[㎠V-1S-1]μ h, avg
[Cm 2 V -1 S -1 ]
[㎠V-1S-1]μ e, max
[Cm 2 V -1 S -1 ]
[㎠V-1S-1]mu e, avg
[Cm 2 V -1 S -1 ]
-55.7-43.9 ~
-55.7
-48.6-37.0 ~
-48.6
-48.9-48.3 ~
-48.9
표 1을 참조하면, 단순히 열을 가한 실시예 1 보다 압력을 가했을 때 성능이 더 향상되는 것을 볼 수 있는 데, 반도체 박막을 열처리할 때 압력을 가하게 되면 가교를 용이하게 할 수 있다. 이렇게 가교가 용이하게 되면 유기반도체 고분자간 거리가 가까워져 전자와 홀의 전달이 용이하게 된다. 이러한 가교를 통해 이동도 등의 성능이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the performance is further improved when the pressure is applied as compared with Example 1 in which heat is simply applied. When the semiconductor thin film is subjected to heat treatment, the crosslinking can be facilitated. When the cross-linking is facilitated, the distance between the organic semiconductor and the polymer becomes closer to facilitate the transfer of electrons and holes. It can be confirmed that the performance such as mobility is improved through such crosslinking.
도 3은 실시예 3의 트랜지스터에서 n채널 및 p채널의 성능을 나타낸 것이다.3 shows the performance of the n-channel and the p-channel in the transistor of the third embodiment.
실시예 3에 의해 제조된 유기트랜지스터는 양친성 트랜지스터의 전형적인 전기적 특성을 보여주는 데, 가교결합후에도 트랜지스터의 동작이 원할히 이루어짐을 확인 할 수 있다.The organic transistor manufactured according to Example 3 shows typical electrical characteristics of an amphiphilic transistor, and it can be confirmed that the operation of the transistor is smooth even after crosslinking.
실시예 3으로 제조된 트랜지스터는 DPP-CNTVT 반도체에 가교가 가능한 300℃의 온도를 가하여 가교가 가능하도록 하였으며 또한, 압력을 가하여 가교결합이 용이하게 일어나도록 해주었다. 이렇게 제조된 소자는 가교가 없을 때에 비해서 전자와 홀의 이동도가 100배이상 상승 됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 고분자내의 비닐렌기에 가교가 가해질 때 고분자사슬간의 거리가 가까워져서 전자와 홀의 분자간 전달이 보다 용이하게 되어서 높은 이동도를 얻을 수 있는 것으로 판단된다. 또한 가교의 다른 장점은 가교결합 후에 형성된 반도체 박막이 높은 용매 안정성을 보인다는 점이다. 가교 후에는 반도체 고분자 박막 상부에 다른 박막층을 용액공정으로 형성할 경우 모든 용매에 대한 내화학성을 보여주어 소자 안정성과 공정성이 향상됨을 기대할 수 있다.The transistor manufactured in Example 3 was crosslinked by applying a temperature of 300 ° C, which is capable of crosslinking, to the DPP-CNTVT semiconductor, and the crosslinking was easily performed by applying pressure. It was found that the mobility of electrons and holes was increased more than 100 times as compared with the case where no crosslinking was performed. These results suggest that when the vinylene groups in the polymer are cross - linked, the distance between the polymer chains becomes closer to each other, and thus the intermolecular transfer of electrons and holes becomes easier and high mobility can be obtained. Another advantage of crosslinking is that the semiconductor thin film formed after crosslinking exhibits high solvent stability. After the cross-linking, if the other thin film layer is formed by the solution process on the upper part of the semiconductor polymer thin film, it is expected that the chemical stability of the solvent is improved and the stability and fairness of the device are improved.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be clear to those who have knowledge of.
Claims (17)
Wherein the organic semiconducting material comprises a vinylene structure, and the organic semiconducting material comprises a vinylene structure.
상기 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질.
The method according to claim 1,
And an electron withdrawing group (EWG) is bonded to the vinylene structure.
상기 EWG는 F기, CN기, Cl기 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질.
3. The method of claim 2,
Wherein the EWG comprises at least one of F group, CN group, and Cl group.
커플링이 이루어진 후 [구조식 1], [구조식 2], [구조식 3] 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질.
[구조식 1]
[구조식 2]
[구조식 3]
여기서 R은 EWG(electron withdrawing group)임The method according to claim 1,
Wherein the organic semiconducting material comprises a vinylene structure, wherein the organic semiconducting material comprises any one of [structural formula 1], [structural formula 2], and [structural formula 3] after coupling.
[Structural formula 1]
[Structural formula 2]
[Structural Formula 3]
Where R is an electron withdrawing group (EWG).
상기 비닐렌 구조를 포함하는 물질로는 DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT, 29DPP-FTVT 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질.
The method according to claim 1,
The organic semiconducting material comprising a vinylene structure includes at least one of DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT, and 29DPP-FTVT.
상기 반응은 300 ~ 500℃로 가열함으로 반응을 일으키는 것을 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질.
The method according to claim 1,
The organic semiconducting material comprising a vinylene structure reacts by heating to 300 to 500 ° C.
상기 반응은 1 ~ 50Kpa의 압력을 추가로 가하는 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 유기반도체성 물질.
The method according to claim 6,
Characterized in that the reaction additionally applies a pressure of 1 to 50 Kpa.
기판;
상기 기판 상에 위치한 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 위치한 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상의 전면에 위치하는 유기반도체층; 및
상기 유기반도체층 상에 서로 이격되어 위치하는 소스/드레인 전극을 포함하되,
상기 유기반도체층은 비닐렌 구조를 포함하는 물질로 서로 반응을 통해 커플링되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
In the thin film transistor,
Board;
A gate electrode disposed on the substrate;
A gate insulating layer disposed over the entire surface of the substrate including the gate electrode;
An organic semiconductor layer located on the entire surface of the gate insulating film; And
And source / drain electrodes spaced apart from each other on the organic semiconductor layer,
Wherein the organic semiconductor layer is coupled with a material containing a vinylene structure through reaction with each other.
상기 비닐렌 구조에 EWG(electron withdrawing group)이 결합된 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
9. The method of claim 8,
Wherein an electron withdrawing group (EWG) is bonded to the vinylene structure.
상기 EWG는 F기, CN기, Cl기 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
10. The method of claim 9,
Wherein the EWG includes at least one of an F group, a CN group, and a Cl group.
커플링이 이루어진 후 [구조식 1], [구조식 2], [구조식 3] 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
[구조식 1]
[구조식 2]
[구조식 3]
여기서 R은 EWG(electron withdrawing group)임
9. The method of claim 8,
Wherein the thin film transistor is composed of any one of [structural formula 1], [structural formula 2] and [structural formula 3] after coupling.
[Structural formula 1]
[Structural formula 2]
[Structural Formula 3]
Where R is an electron withdrawing group (EWG).
상기 비닐렌 구조를 포함하는 물질로는 DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT, 29DPP-FTVT 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 박막트랜지스터.
9. The method of claim 8,
The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor comprises at least one of DPP-CNTVT, NDI-CNTVT, IID-CNTVT, 29DPP-CNTVT and 29DPP-FTVT.
상기 반응은 300 ~ 500℃로 가열함으로 반응을 일으키는 것을 비닐렌 구조를 포함하는 박막트랜지스터.
9. The method of claim 8,
The thin film transistor according to claim 1, wherein the reaction is caused by heating at 300 to 500 ° C.
상기 반응은 1 ~ 50Kpa의 압력을 추가로 가하는 것을 특징으로 하는 비닐렌 구조를 포함하는 박막트랜지스터.
9. The method of claim 8,
Wherein the reaction further comprises applying a pressure of 1 to 50 Kpa.
상기 유기반도체층의 두께는 3~10nm 인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
9. The method of claim 8,
Wherein the organic semiconductor layer has a thickness of 3 to 10 nm.
상기 게이트 절연막은 유기절역막 또는 무기절연막으로 이루어지되,
상기 유기절연막은 폴리메타아크릴레이트 (PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 페놀계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드와 같은 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자이리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 파릴렌(parylene) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용하며,
상기 무기절연막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, Al2O3, Ta2O5, BST, PZT 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
9. The method of claim 8,
Wherein the gate insulating layer comprises an organic trim layer or an inorganic insulating layer,
The organic insulating layer may be an imide polymer such as polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), a phenolic polymer, an acrylic polymer, or polyimide, an arylether polymer, an amide polymer, A polyvinyl alcohol, a polyvinyl alcohol, a polyvinyl alcohol, a polyvinyl alcohol, a polyvinyl alcohol, a polyvinyl alcohol, a polyvinyl alcohol, a parylene,
Wherein the inorganic insulating film is made of at least one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , BST and PZT.
상기 게이트 전극은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al-alloy), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo-alloy), 실버나노와이어(silver nanowire), 갈륨인듐유태틱(gallium indium eutectic), PEDOT;PSS 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.9. The method of claim 8,
The gate electrode may be formed of one selected from the group consisting of aluminum (Al), aluminum alloy (Al), molybdenum (Mo), molybdenum alloy, silver nanowire, gallium indium eutectic, PEDOT; PSS is used as the thin film transistor.
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| KR20220056436A (en) * | 2020-10-28 | 2022-05-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | Thin film transistor and method for manufacturing the same |
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