| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (04/14 ~ 04/15, 전경련회관) |
| 권호 | 30권 1호, p.45 |
| 발표분야 | 유기반도체 |
| 제목 | Effects of surface energy and roughness of gate dielectrics on OFET characteristics |
| 초록 | 최근 flexible display의 개발에 대한 관심이 커지면서 organic semiconductor를 이용한 Organic Field Effect Transistor(OFET)에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 특히 OFET 소자의 특성에 큰 영향을 미치는 요소가 게이트 절연층이라는 것이 밝혀지면서 게이트 절연층의 물성, 특히 표면 특성이 유기반도체 박막의 성장과 최종적인 OFET 성능에 미치는 영향이 주목을 받고 있다. 게이트 절연층의 표면특성 중에서도 특히 표면에너지와 표면조도(roughness)가 유기반도체 박막의 성장과 OFET 성능을 결정하는 가장 중요한 인자로 작용한다. 본 연구에서는 유기반도체 물질로 펜타센을 사용하고 게이트 절연층의 표면에너지와 표면 조도를 변화시키면서 이 인자들이 펜타센의 성장과 모폴로지 그리고 OFET 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 먼저 게이트 절연층으로 실록산 그룹이 도입된 폴리이미드를 사용하고 도입된 실록산의 함량을 변화시킴으로써 30~50 mJ/m2 범위의 표면에너지를 갖는 게이트 절연층을 얻을 수 있었다. 게이트 절연층의 표면에너지에 따라 그 표면에 형성되는 펜타센 박막의 초기성장모드가 이차원 성장(2-Dimensional growth)에서 삼차원 성장(3-Dimensional growth)로 변화되었고 펜타센 grain 크기와 모폴로지 역시 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 특히 낮은 표면에너지의 게이트 절연층에서 형성되는 300~500 nm 크기의 작은 그레인으로 구성된 펜타센 박막을 이용한 OFET의 특성이 1 μm 이상의 전형적인 덴드라이트 구조를 갖는 펜타센 박막 OFET에 비해 높은 전하 이동도를 나타냈으며 이 현상을 게이트 절연층의 표면에너지 변화에 따른 펜타센 박막의 모폴로지 변화와 초기성장모드에 연관시켜 고찰하였다. 표면조도에 따른 펜타센의 결정 구조 및 모포러지 변화를 알아보기 위해서는 균일한 표면조도를 가지는 anodized Al2O3 위에 두께가 다른 PMMA(polymethylmethacrylate)를 스핀 코팅하여 게이트 절연층의 표면조도를 rms roughness 0.5nm 에서 rms roughness 3nm 까지 조절하면서 포항 가속기 연구소의 XRD 이용하여 결정 구조를 분석하고 AFM을 이용하여 펜타센의 모포러지 변화를 관찰하였다. 분석결과 절연층의 표면 조도는 펜타센의 층상 결정 구조를 형성하는데 큰 장애 요소로 작용하는 반면 in-plane 방향의 결정화에는 큰 영향을 미치는 않는 것으로 나타났다. 또한 AFM 분석에서 표면조도가 커질수록 펜타센의 grain 크기는 작아지고 판상 모양의 결정 구조가 적게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 절연층의 표면 조도가 트랜지스터 소자의 전기적인 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해서 절연층의 capacitance를 일정하게 유지한 채 게이트 절연층의 표면조도를 변화시키면서 전기적 특성 변화에 대해서 고찰하였다. |
| 저자 | 박찬언, 양상윤, 신권우 |
| 소속 | 포항공과대 |
| 키워드 | OFET; roughness; surface energy; gate dielectric |
