| 초록 |
현재, 유기반도체 물질은 박막 트랜지스터의 제작에서 사용할 수 있는 물질 중에서 가장 가능성 있는 물질로 주목을 받고 있다. 하지만, 유기 반도체 물질을 사용한 박막 트랜지스터의 성능은 기존에 실리콘을 기반으로 한 트랜지스터에 비해 상대적으로 낮은 소자 특성을 보이고 있지만, 유기 박막 트랜지스터는 저온 공정, 대면적화, 낮은 생산 단가로 생산할 수 있는 장점이 있으므로 여러 분야에 응용이 가능하다. 현재 가장 좋은 성능을 갖는 유기반도체 물질은 pentacene인데, 유기반도체 층으로 pentacene을 사용하는 트랜지스터는 pentacene의 molecular ordering과 결정의 방향이 박막 트랜지스터의 성능을 결정하는 중요한 요인이 된다고 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 pentacene의 molecular ordering과 결정의 방향성을 향상시키기 위해 pentacene을 반도체층으로 사용하는 트랜지스터에 광배향막을 도입하였다. 높은 열안정성을 갖는 poly(maleimide)에 광반응성 특성을 가지는 4-fluorobenzoyloxycinnamate를 측쇄로 도입하기 위하여 단량체인 N-(4-(4-fluorobenzoyloxycinnamoyl)oxyphenyl)maleimide를 합성하였고, homopolymer로써 poly[N-(4-(4-fluorobenzoyloxycinnamoyl)oxyphenyl)maleimide] (Polymer I)과 alternating copolymer로써 poly[(N-(4-(4-fluorobenzoyl-oxycinnamoyl)oxyphenyl)maleimide)-alt-(styrene)] (Polymer II)를 free radical polymerization을 이용하여 고분자를 합성하였다. Polymer I의 Mn과 Mw 값은 각각 14000, 18000으로 다분산도가 1.32였다. Polymer II의 경우에는 15000, 25000의 Mn, Mw의 값을 가지며, 1.68의 다분산도를 나타내었다. TGA 분석결과, 고분자들의 5 % 분해값이 315, 385 oC로 높은 열안정성을 가지는 물질임을 알 수 있었다. 고분자의 선편광된 UV를 사용하여 광배향을 하였고, UV-vis, FT-IR 스펙트럼과 액정 cell을 제작하여 고분자막의 광배향성과 저분자들이 선편광된 UV에 수지 방향으로 배열함을 알 수 있었다. 유기 박막 트랜지스터를 제작할 때, 기존의 절연층인 SiO2 대신 광배향 고분자를 500 nm로 스핀코팅하고 소자를 제작했을 경우에는 고분자막에 갈라짐 현상이 발생하여 트랜지스터 특성을 나타내지 않았다. 하지만, 광배향성 고분자막을 SiO2 위에 형성하였을 때는 0.3 cm2/Vs의 이동도를 나타냄으로써 SiO2가 단독으로 절연층으로 쓰인 트랜지스터가 가지는 0.21 cm2/Vs보다 향상된 특성을 나타내었다. 그리고 이 트랜지스터는 전류의 방향과 pentacene 분자의 배열방향이 평행할 때는 0.3 cm2/Vs의 이동도를 나타내었고, 전류의 방향과 pentacene 분자의 배열방향이 수직일 때에는 0.05 cm2/Vs의 이동도를 나타내어 이등방성 전기적 특성을 보였다. |
