Flexible AM-OLED를 위한 OTFT 기술 기반의 MIS 구조 C-V 특성 분석

Analysis of C-V Characteristics of MIS Structure Based on OTFT Technology for Flexible AM-OLED

최근 flexible OLED의 구동에 사용하기 위한 유기박막트랜지스터(Organic Thin Film Transistor, OTFT)의 연구에서는 용매에 용해되어 spin coating이 가능한 재료의 개발에 관심을 두고 있다. 현재 pentacene으로는 아직 spin coating으로 제작할 수 있는 상용화된 제품이 없고 spin coating이 가능한 활성층 물질(active material)로 P3HT가 쓰이고 있다. 본 연구에서는 용해 가능한 P3HT 활성층 물질과 여러 종류의 용해 가능한 게이트 절연물(gate insulator, Gl)을 사용하여 안정된 소자를 구현할 수 있는 공정을 개발하는 목적으로 metal-insulator-semironductor(MIS) 소자를 제작하여 C-V 특성을 측정하고 분석하였다. 먼저 7mm${\times}$7mm 크기의 pyrex glass 시편 위에 바닥 전극으로 $1600{\AA}$ Au을 증착하고 spin coating 방식을 이용하여 PVP, PVA, PVK, BCB, Pl의 5종류의 게이트 절연층을 각각 형성하였고 그 위에 같은 방법으로 P3HT를 코팅하였다. P3HT 코팅 시 bake 공정의 유무와 spin rpm의 변화에 따른 P3HT의 두께를 측정하였다. Gl의 종류별로 주파수에 따른 capatltancc를 측정하여 비교, 분석하였다. C-V 측정 결과 PVP, PVA, PVK, BCB, Pl의 단위 면적당 capacitance 값은 각각 1.06, 2.73, 2.94, 3.43, $2.78nF/cm^2$로 측정되었다. Threshold voltage, $V_{th}$는 각각 -0.4, -0.7, -1.6, -0.1, -0.2V를 나타냈다. 주파수에 따른 capacitance 변화율을 측정한 결과 Gl 물질 모두 주파수가 높을수록 capacitance가 점점 감소하는 경향을 보였으나 1${\sim}$2nF 이내의 범위에서 작은 변화율만 나타냈다. P3HT의 두께와 bake 온도를 변화시켜 C-V 값을 측정한 결과 차이는 없었다. FE-SEM으로 관찰한 결과에서도 두께나 온도에 따른 P3HT의 표면 morphology 차이를 확인할 수 없었다. 본 연구에서 PVK와 P3HT의 조합이 수율(yield)면에서 가장 안정적이면서 $3.43\;nF/cm^2$의 가장 높은 capacitance 값을 나타내고 $V_{th}$ 값 또한 -1.6V로 가장 낮은 값을 보였다.