유기 반도체 저분자 및 이를 포함하는 유기 박막트랜지스터

申请号 KR1020100017120 申请日 2010-02-25 公开(公告)号 KR1020110097327A 公开(公告)日 2011-08-31
申请人 엘지디스플레이 주식회사; 发明人 조남성; 이정애; 송인범;
摘要 본 발명은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 파이렌 고리화합물 또는 방향족 화합물을 포함하는 유기 반도체 저분자를 제공한다.
[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1 또는 2에서,
Y는 이중 결합 또는 삼중 결합으로 직접 연결된 방향족 고리화합물 또는 노말 알킬 체인 중 적어도 하나이고, R은 탄소수 4 내지 10의 노말 알킬 체인, 트리에틸실릴 또는 트리이소프로필실릴 중 적어도 하나이다.
权利要求
  • 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 파이렌 고리화합물 또는 방향족 화합물을 포함하는 유기 반도체 저분자.
    [화학식 1]

    [화학식 2]

    상기 화학식 1 또는 2에서,
    Y는 이중 결합 또는 삼중 결합으로 직접 연결된 방향족 고리화합물 또는 노말 알킬 체인 중 적어도 하나이고,
    R은 탄소수 4 내지 10의 노말 알킬 체인, 트리에틸실릴 또는 트리이소프로필실릴 중 적어도 하나이다.
  • 제 1항에 있어서,
    상기 Y는 하기에 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나인 유기 반도체 저분자.

  • 제 1항에 있어서,
    상기 Y는 에틸렌 또는 아세틸렌인 유기 반도체 저분자.
  • 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은 하기에 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나인 유기 반도체 저분자.










  • 게이트 전극, 게이트 절연층, 유기 활성층, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 유기 박막트랜지스터에 있어서,
    상기 유기 활성층은 청구항 1항 내지 4항의 유기 반도체 저분자를 포함하는 유기 박막트랜지스터.
  • 제 5항에 있어서,
    상기 유기 활성층은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀 코팅법, 잉크 분사법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성된 유기 박막트랜지스터.
  • 제 5항에 있어서,
    상기 게이트 전극, 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 인듐틴옥사이드(ITO)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 유기 박막트랜지스터.
  • 说明书全文

    유기 반도체 저분자 및 이를 포함하는 유기 박막트랜지스터{Organic Semi-Conductor Low Molecular And Organic Thin Film Transistor Comprising The Same}

    본 발명은 유기 박막트랜지스터에 관한 것으로, 보다 자세하게는 유기 반도체 저분자를 포함하는 유기 박막트랜지스터에 관한 것이다.

    유기 박막트랜지스터(Organic Thin Film Transistor; OTFT)는 일반적으로 기판, 게이트 전극, 게이트 절연층, 소오스 전극 및 드레인 전극, 유기 활성층을 포함하여 구성되는 것으로, 소오스 전극과 드레인 전극 상에 유기 활성층이 형성되는 바텀 콘택트(Bottom Contact; BC)형과 유기 활성층 상에 마스크 증착 등으로 소오스 전극 및 드레인 전극이 형성되는 탑 콘택트(Top Contact; TC)형으로 나눌 수 있다.

    유기 박막트랜지스터(OTFT)의 유기 활성층으로 실리콘(Si)과 같은 무기 반도체 물질이 일반적으로 사용되어 왔으나 최근 디스플레이의 대면적화, 저가격화로 인해 고온 진공 프로세스를 필요로 하는 무기계 물질에서 유기계 반도체 물질로 대체하는 연구가 진행되고 있다.

    최근에는 유기 박막트랜지스터(OTFT)의 채널층용 유기 반도체 물질이 많이 연구되고 있으며 그 트랜지스터 특성이 보고되고 있다. 많이 연구되는 저분자계 또는 고분자계 유기반도체 물질로는 멜로시아닌, 프탈로시아닌, 펜타센, 티오펜폴리머 등이 있으며, 박막 형성을 주로 진공프로세스에 의존하고 있다.

    그리고, 고분자계 재료로는 티오펜계 고분자를 사용한 유기 박막트랜지스터가 많이 보고되고 있는데, 저분자계 재료를 이용한 OTFT의 특성은 고분자계 OTFT의 특성에는 이르지 못하지만, 프린팅 기술과 같은 용액 공정으로 저가격 대면적 가공이 가능하다는 장점이 있다.

    상기에서 언급한 바와 같이, 유기 반도체 고분자 재료는 전하 이동도와 같은 TFT 소자 특성이 저분자계 재료인 펜타센에 비해 떨어지지만 용액 공정을 통해 저렴하게 TFT 제조가 가능한 이점이 있다.

    그러나, OTFT를 상용화하기 위해서는 우수한 전기적 특성 및 공정성이라는 중요한 파라미터를 만족해야 하는데 이를 위해서 저분자계 및 고분자계 유기 반도체의 장점을 함께 구비해야 하며, 오늘날 이러한 특성을 개성하기 위하여 다양한 연구가 시도되고 있다.

    따라서, 고분자계 OTFT의 용액 공정의 장점과 저분자계 OTFT의 우수한 전기적 특성을 가지는 새로운 구조의 저분자 유기 반도체 물질의 개발이 요구되고 있다.

    본 발명은 전기적 특성이 우수한 유기 반도체 저분자 및 이를 포함하는 유기 박막트랜지스터를 제공한다.

    상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 반도체 저분자는 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 파이렌 고리화합물 또는 방향족 화합물을 포함할 수 있다.

    상기 화학식 1 또는 2에서,

    Y는 이중 결합 또는 삼중 결합으로 직접 연결된 방향족 고리화합물 또는 노말 알킬 체인 중 적어도 하나이고, R은 탄소수 4 내지 10의 노말 알킬 체인, 트리에틸실릴 또는 트리이소프로필실릴 중 적어도 하나이다.

    상기 Y는 하기에 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

    상기 Y는 에틸렌 또는 아세틸렌일 수 있다.

    상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은 하기에 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

    또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연층, 유기 활성층, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 유기 박막트랜지스터에 있어서, 상기 유기 활성층은 전술한 유기 반도체 저분자를 포함할 수 있다.

    상기 유기 활성층은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀 코팅법, 잉크 분사법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.

    상기 게이트 전극, 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 인듐틴옥사이드(ITO)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

    본 발명의 유기 반도체 저분자 및 이를 포함하는 유기 박막트랜지스터는 전기적 특성이 우수한 이점이 있다.

    도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막트랜지스터를 나타낸 도면.
    도 2 내지 도 4는 실시예 1 내지 3에 사용된 유기 반도체 저분자 물질을 엑스레이 회절분석을 통해 분자 간의 팩킹정보와 Differntial Scanning Calorimeter 분석을 통하여 물질의 열적 정보를 나타낸 도면.

    이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

    도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막트랜지스터를 나타낸 도면이다.

    도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막트랜지스터(100)는 기판(110) 상에 게이트 전극(120), 게이트 절연층(130), 유기 활성층(140), 소오스 전극(150a) 및 드레인 전극(150b)을 포함할 수 있다.

    상기 기판(110)은 유기 박막트랜지스터의 구조를 지지하는 역할을 하는 것으로, 유리, 플라스틱, 금속 또는 이들의 복합체나 적층체를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

    상기 게이트 전극(120)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 인듐틴옥사이드(ITO)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않고 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 주석(Sn), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.

    게이트 전극(120)은 30 내지 500nm의 두께로 이루어질 수 있으며, 화학증착, 스퍼터링, 무전해 도금, 스핀 코팅 등으로 형성될 수 있다.

    상기 게이트 절연층(130)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않고 티타늄 산화물(TiOx), 바륨 산화물(BaO), 납 산화물(PbO), 마그네슘 산화물(MgO) 등으로 이루어질 수 있다.

    게이트 절연층(130)은 10 내지 150nm의 두께로 이루어질 수 있으며, 진공증착, 스퍼터링, 열CVD, 열산화 또는 양극 산화 등으로 형성될 수 있다.

    상기 유기 활성층(140)은 수 nm에서 수㎛의 두께로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 10nm 내지 250nm의 두께로 이루어질 수 있다. 또한 유기 활성층(140)을 형성하는 방법으로는 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 잉크 분사법 등으로 이루어질 수 있으며 이에 한정되지 않는다.

    유기 활성층(140)은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 파이렌 고리화합물 또는 방향족 화합물을 포함할 수 있다.

    [화학식 1]

    [화학식 2]

    상기 화학식 1 또는 2에서, Y는 이중 결합 또는 삼중 결합으로 직접 연결된 방향족 고리화합물 또는 노말 알킬 체인 중 적어도 하나이고, R은 탄소수 4 내지 10의 노말 알킬 체인, 트리에틸실릴 또는 트리이소프로필실릴 중 적어도 하나이다.

    상기 Y는 하기에 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

    상기 Y는 에틸렌 또는 아세틸렌일 수 있다.

    상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은 하기에 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

    상기 화합물은 파이렌에 도입되는 작용기가 이중 결합 또는 삼중 결합이 직접 연결될 수 있다. 따라서, 이중 결합 또는 삼중 결합은 파이렌의 π 컨쥬게이션(conjugation)을 확대하여 박막이 형성되었을 때, 분자간의 π-π 상호작용을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 추가적으로 작용기에 연결된 알킬 체인은 박막의 특성을 향상시키는데 기여할 수 있는 충분한 액정성을 가질 수 있다.

    그러므로, 본 발명에서는 좌우 양단의 다양한 알킬 체인으로 액정성을 가지면서 분자 상호 간의 배열을 향상시키며, 중심 코어 단위에서는 최대한 분자-분자 간의 π-중첩을 이루게 하여 전하의 이동도를 높일 수 있는 이점이 있다.

    상기 유기 활성층은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀 코팅법, 잉크 분사법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.

    상기 소오스 전극(150a) 및 드레인 전극(150b)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 인듐틴옥사이드(ITO)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않고 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 주석(Sn), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.

    게이트 전극(120)은 30 내지 500nm의 두께로 이루어질 수 있으며, 화학증착, 스퍼터링, 무전해 도금, 스핀 코팅 등으로 형성될 수 있다.

    전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막트랜지스터는 유기 활성층 상에 소오스 전극 및 드레인 전극이 위치하는 탑 콘택트(TC)형인 것을 개시하였지만 이에 한정되지 않으며, 유기 활성층 하부에 소오스 전극 및 드레인 전극이 위치하는 바텀 콘택트(BC)형으로도 형성될 수 있다.

    본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 반도체 저분자를 포함하는 유기 박막트랜지스터의 유기 활성층은 다음과 같이 형성할 수 있다.

    상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 유기 반도체 저분자 화합물 및 유기 용매를 포함하는 전구체 용액을 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성한 뒤, 코팅막을 열처리하여 유기 활성층을 형성할 수 있다.

    상기 전구체 용액은 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 유기 반도체 저분자 화합물을 포함할 수 있으며, 유기 반도체 저분자 화합물은 전구체 용액 중 0.01 내지 30wt%일 수 있다.

    상기 유기용매로는 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소용매일 수 있고, 톨루엔, 피리딘, 퀴놀린, 아니솔, 메시틸렌, 자일렌 등의 방향족계 탄화수소용매일 수 있다. 또한, 메틸이소부틸케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 시클로헥사논, 아세톤 등의 케톤계 용매이거나, 테트라하이드로퓨란, 이소프로필에테르 등의 에테르계 용매일 수 있다. 이와는 달리, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 아세테이트계용매일 수 있으며, 이소프로필알코올, 부틸알코올 등의 알코올계용매 또는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 등의 아미드계용매를 사용할 수도 있다.

    상기 유기 반도체 저분자 화합물 및 유기용매를 포함하는 전구체 용액이 준비되면, 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성한다.

    이때, 전구체 용액을 코팅하는 방법으로는, 스핀코팅법, 딥코팅법, 롤코팅법, 스크린 코팅법, 분무코팅법, 스핀 캐스팅법, 스크린 인쇄법 또는 잉크젯법 등의 코팅방법을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 잉크 분사법 등을 사용할 수 있다.

    다음, 상기 형성된 코팅막을 열처리함으로써 유기 활성층을 형성할 수 있다. 열처리 공정은 진공 또는 질소, 아르콘 분위기 또는 공기 분위기에서 40 내지 250℃의 온도로 수행할 수 있으며, 1 내지 100분 동안 열처리할 수 있다.

    이하, 본 발명의 유기 반도체 저분자 및 이를 포함하는 유기 박막트랜지스터에 관하여 하기 합성예 및 실시예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

    합성예

    1. 1,6-Bis-hexynylpyrene의 제조

    1,6-Dibromopyrene(2g, 5.56mmol)과 2.5당량의 1-헥신을 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 구리 아이오딘(copper iodine)을 넣은 뒤 용매로 톨루엔:에탄올아민을 3:1의 부피비로 40mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 24시간 동안 교반한다. 반응이 종료된 뒤 메틸렌 클로라이드와 물로 여러 번 씻어준 후, 유기층을 모아 마그네슘 설피드로 건조, 제거한 후, 메탄올에 재침전하여 침전물을 분리하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 71%의 수율로 얻었다.

    2. 1,6-Bis-octynylpyrene의 제조

    1,6-Dibromopyrene(2g, 5.56mmol)과 2.5당량의 1-옥틴을 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 구리 아이오딘(copper iodine)을 넣은 뒤 용매로 톨루엔:에탄올아민을 3:1의 부피비로 40mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 24시간 동안 교반한다. 반응이 종료된 뒤 메틸렌 클로라이드와 물로 여러 번 씻어준 후, 유기층을 모아 마그네슘 설피드로 건조, 제거한 후, 메탄올에 재침전하여 침전물을 분리하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 65%의 수율로 얻었다.

    3. 1,6-Bis-decynylpyrene의 제조

    1,6-Dibromopyrene(2g, 5.56mmol)과 2.5당량의 1-데신을 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 구리 아이오딘(copper iodine)을 넣은 뒤 용매로 톨루엔:에탄올아민을 3:1의 부피비로 40mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 24시간 동안 교반한다. 반응이 종료된 뒤 메틸렌 클로라이드와 물로 여러 번 씻어준 후, 유기층을 모아 마그네슘 설피드로 건조, 제거한 후, 메탄올에 재침전하여 침전물을 분리하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 61%의 수율로 얻었다.

    4. 1,3,6,8-Tetra-hexynylpyrene의 제조

    1,3,6,8,-tertrabromopyrene(2g, 3.90mmol)과 5당량의 1-헥신을 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 구리 아이오딘(copper iodine)을 넣은 뒤 용매로 톨루엔:에탄올아민을 3:1의 부피비로 40mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 24시간 동안 교반한다. 반응이 종료된 뒤 메틸렌 클로라이드와 물로 여러 번 씻어준 후, 유기층을 모아 마그네슘 설피드로 건조, 제거한 후, 메탄올에 재침전하여 침전물을 분리하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 63%의 수율로 얻었다.

    5. 1,3,6,8-Tetra-octynylpyrene의 제조

    1,3,6,8-tertrabromopyrene(2g, 3.90mmol)과 5당량의 1-옥틴을 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 구리 아이오딘(copper iodine)을 넣은 뒤 용매로 톨루엔:에탄올아민을 3:1의 부피비로 40mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 24시간 동안 교반한다. 반응이 종료된 뒤 메틸렌 클로라이드와 물로 여러 번 씻어준 후, 유기층을 모아 마그네슘 설피드로 건조, 제거한 후, 메탄올에 재침전하여 침전물을 분리하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 주황색 최종물을 77%의 수율로 얻었다.

    6. 1,3,6,8-Tetra-decynylpyrene의 제조

    1,3,6,8-tertrabromopyrene(2g, 3.90mmol)과 5당량의 1-데신을 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 구리 아이오딘(copper iodine)을 넣은 뒤 용매로 톨루엔:에탄올아민을 3:1의 부피비로 40mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 24시간 동안 교반한다. 반응이 종료된 뒤 메틸렌 클로라이드와 물로 여러 번 씻어준 후, 유기층을 모아 마그네슘 설피드로 건조, 제거한 후, 메탄올에 재침전하여 침전물을 분리하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 주황색 최종물을 82%의 수율로 얻었다.

    7. 1,6-Di-hexenylpyrene의 제조

    1,6-Dibromopyrene(2g, 5.56mmol)과 2.5당량의 1-헥세닐피나콜 보로닉에스터를 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 촉매량의 Aliquat을 넣고 용매로 톨루엔:2M 포타슘 카보네이트 수용액을 2:1의 부피비로 30mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 2일 동안 교반한다. 반응이 종료된 하부의 수용액층을 제거하고 상부의 톨루엔층을 메탄올에 부어 침전물을 얻어 분리한다. 그리고, 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 61%의 수율로 얻었다.

    8. 1,6-Di-octenylpyrene의 제조

    1,6-Dibromopyrene(2g, 5.56mmol)과 2.5당량의 1-옥테닐피나콜 보로닉에스터를 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 촉매량의 Aliquat을 넣고 용매로 톨루엔:2M 포타슘 카보네이트 수용액을 2:1의 부피비로 30mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 2일 동안 교반한다. 반응이 종료된 하부의 수용액층을 제거하고 상부의 톨루엔층을 메탄올에 부어 침전물을 얻어 분리한다. 그리고, 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 58%의 수율로 얻었다.

    9. 1,3,6,8-Tetra-hexenylpyrene의 제조

    1,6-Dibromopyrene(2g, 3.86mmol)과 5당량의 1-헥세닐피나콜 보로닉에스터를 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 촉매량의 Aliquat을 넣고 용매로 톨루엔:2M 포타슘 카보네이트 수용액을 2:1의 부피비로 30mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 2일 동안 교반한다. 반응이 종료된 하부의 수용액층을 제거하고 상부의 톨루엔층을 메탄올에 부어 침전물을 얻어 분리한다. 그리고, 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 62%의 수율로 얻었다.

    10. 1,3,6,8-Tetra-hexenylpyrene의 제조

    1,3,6,8-Tetrabromopyrene(2g, 3.86mmol)과 5당량의 1-옥테닐보로닉 피나콜에스터를 투-넥 플라스크에 넣고, 질소 분위기에서 각 2mol% 팔라디움 촉매와 촉매량의 Aliquat을 넣고 용매로 톨루엔:2M 포타슘 카보네이트 수용액을 2:1의 부피비로 30mL를 넣는다. 반응 온도를 80도로 유지하면서 2일 동안 교반한다. 반응이 종료된 하부의 수용액층을 제거하고 상부의 톨루엔층을 메탄올에 부어 침전물을 얻어 분리한다. 그리고, 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 최종물을 52%의 수율로 얻었다.

    실시예

    이하, 전술한 합성예에서 얻어진 화합물을 사용하여 유기 박막트랜지스터를 제작한 실시예를 개시한다.

    <실시예 1>

    세정된 글래스 기판에 게이트 전극으로 사용되는 금을 스퍼터링법으로 1000Å의 두께로 증착한 후 패터닝하여 게이트 전극을 형성하였다. 그리고, 게이트 절연막으로 사용되는 실리콘 산화막을 CVD법으로 1000Å의 두께로 증착하였다. 이때, 기판은 유기 반도체 재료를 증착하기 전 이소프로필알콜을 이용하여 10분간 세척하여 건조하고 사용하였다.

    이후, 상기 합성예에서 합성한 1,6-Bis-decynylpyrene을 헥산에 10mM 농도로 희석시킨 옥타데실트리클로로실란 용액에 30초간 담구는 OTS 처리를 수행하고 아세톤으로 세척한 후 건조시킨 다음, 3×10 -7 torr 이하의 고진공에서 증착하여 50nm의 유기 활성층을 성막하였다.

    이후, 유기 활성층 상에 소오스 전극 및 드레인 전극으로 사용되는 금을 스퍼터링법으로 1200Å의 두께로 증착하여 탑-콘택트 방식의 유기 박막트랜지스터를 제작하였다.

    <실시예 2>

    상기 실시예 1과 동일한 공정 조건 하에, 상기 합성예에서 합성한 1,3,6,8-Tetra-hexynylpyrene으로 유기 활성층을 성막한 것만을 달리하여 유기 박막트랜지스터를 제작하였다.

    <실시예 3>

    상기 실시예 1과 동일한 공정 조건 하에, 상기 합성예에서 합성한 1,3,6,8-Tetra-octynylpyrene으로 유기 활성층을 성막한 것만을 달리하여 유기 박막트랜지스터를 제작하였다.

    상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기 활성층을 포함하는 유기 박막트랜지스터의 전기적 특성을 측정하기 위하여 KEITHLEY사의 Semiconductor characterization System(4200-SCS)를 이용하여 전류전달 특성을 측정하였다. 이로부터 계산한 전하이동도 및 점멸비를 하기 표 1에 나타내었다.

    전하이동도는 하기의 포화영역(saturation region)의 전류식으로부터 (I SD ) 1/2 과 V G 를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다.

    상기 식에서 I SD 는 소오스-드레인 전류이고, μ 또는 μ FET 는 전하이동도이며, C 0 은 산화막 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, V G 는 게이트 전압이며, V T 는 문턱전압이다.

    그리고, 실시예 1 내지 3에 사용된 화합물의 결정을 성장시킨 뒤 얻은 엑스레이 회절분석을 통한 분자 간의 팩킹정보와 Differntial Scanning Calorimeter 분석을 통하여 물질의 열적 정보를 도 2 내지 도 4에 나타내었다.

    전하이동도(㎠/Vs) 점멸비
    실시예 1 0.02 10 5
    실시예 2 0.0012 10 4
    실시예 3 0.0021 10 4

    상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 유기 반도체 저분자를 유기 활성층으로 사용한 유기 박막트랜지스터는 0.0012 내지 0.02(㎠/Vs)의 전하이동도를 나타내며, 10 5 내지 10 6 의 높은 점멸비를 나타내는 것을 알 수 있다.

    또한, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 각 물질들의 분자 배열이 고유 온도에서 정렬되는 정도인 정렬도가 우수한 것을 알 수 있다.

    상기와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막트랜지스터는 우수한 전기적 특성을 가질 수 있는 이점이 있다.

    이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

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