• 전기의세계
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• 제46권4호
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• pp.15-21
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• 1997

이 논문에서는 기능성유기박막의 박막제조방법과 박막의 특성, 금후의 연구과제 등에 대해 기술하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.395.1-395.1
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• 2014

차세대 디스플레이 소자 기술로 많은 주목을 받고 있는 유기발광소자는 현재 전류효율 향상과 낮은 구동전압과 관련하여 연구가 활발하게 진행되고 있다. 음극과 양극 전극에서 유기물 층으로 전자와 정공의 주입이 많아져도 유기발광 층에서 재결합하는 전자와 정공의 균형이 맞지 않으면 전류 효율과 휘도가 낮아지는 문제점이 있다. 유기발광소자에서 홀 주입 층으로 사용하는 자기조립박막층은 일반적인 유기발광소자에서 정공의 이동도가 낮은 단점을 보완하여 발광층에서 전자와 정공의 균형을 향상하여 전류효율을 향상과 낮은 구동전압 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 홀 주입 층으로 사용되는 각각의 자가조립박막을 형성할 물질이 용해되어 있는 에탄올 용액에 ITO를 담가 자가조립박막을 ITO 위에 형성 시킨다. 각각의 홀 주입 층으로 사용된 자가조립박막층의 chain group의 길이와 ITO와 결합하는 head group에 따라 달라지는 쌍극자 모멘트에 의한 홀 주입의 변화를 통해 각 소자의 전류효율과 구동전압 관찰할 수 있었다. 자가조립박막층의 chain group의 길이가 길어질수록 전극으로부터 유기물 층으로의 홀 주입을 방해하여 발광 층에서의 전자와 정공의 재결합 균형이 무너짐으로써 전류효율과 휘도가 낮아지는 경향을 볼 수 있었다. 이 연구 결과는 자가조립박막층을 홀 주입 층으로 대체하는 구조로 유기발광소자의 효율 향상에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1336_1337
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• 2009

본 논문에서는 유기 박막 트랜지스터의 전극을 잉크젯 프린팅과 스크린 프린팅 방법을 이용하여 유기 박막 트랜지스터를 제작하였다. 전극으로 PEDOT:PSS와 Ag 잉크를 사용하였고, 게이트 절연막으로 polymethyl methacrylate (PMMA)와 poly(4-vinylphenol) (PVP)를 사용하였다. 유기물 활성층으로 pentacene을 진공 증착하였다. 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 제작한 유기 박막 트랜지스터는 전계이동도 (${\mu}_{FET}$) $0.068\;cm^2$/Vs, 문턱전압 ($V_{th}$) -15 V, 전류 점멸비 ($I_{on}/I_{off}$ current ratio) >$10^4$의 전기적 특성을 보였고, 스크린 인쇄 방법을 이용하여 제작한 유기 박막 트랜지스터는 전계이동도 (${\mu}_{FET}$) $0.016\;cm^2$/Vs, 문턱전압 ($V_{th}$) 6 V, 전류 점멸비 ($I_{on}/I_{off}$ current ratio) >$10^4$의 전기적 특성을 보였다. 이를 통하여 프린팅 방법을 이용한 유기 박막 트랜지스터 단일 소자 및 유기 전자 회로 제작의 가능성을 확인 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.401-401
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• 2012

유기발광소자는 유연 소자로의 적용, 자체 발광 등의 장점으로 차세대 디스플레이로서 각광받고 있다. 하지만 유기발광소자는 유기물을 발광층으로 하고 있기 때문에 수분에 취약하다는 단점이 있다. 그래서 봉지 기술(encapsulation)을 필요로 한다. 널리 알려진 방법으로는 유리로 소자를 감싸고 내부에 흡습제를 충진하여 수분 투습을 줄일 수 있다. 하지만 위 기술을 사용할 경우 유기발광소자의 장점인 유연 소자의 적용이 어렵다. 따라서 박막 봉지 기술을 이용하면 보다 얇은 두께의 소자 제작이 가능하고 유연 소자의 적용 역시 가능해진다. 박막 코팅을 이용한 봉지 기술 중 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)이나 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)을 이용하는 방법이 널리 알려져 있지만 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용하면 보다 낮은 두께의 치밀한 박막을 제작 할 수 있다. 본 연구는 원자층 증착법을 응용한 분자층 증착법(Molecular Layer Deposition, MLD)을 이용하여 Trimethylaluminum과 Ethylene glycol을 순차적으로 주입함으로써 Alucone 유기 박막을 제작하고 유기발광소자의 봉지 기술로의 적용을 위해 투과 방지막 특성에 관하여 분석했다. 박막 봉지 기술로서 적용하기 위해 제작된 투과 방지막은 원자층 증착법으로 Al2O3무기 박막을 제작하고 분자층 증착법으로 Alucone 박막을 순차적으로 증착하였다. 이를 Ca를 이용하여 전도도를 측정하고, 투습도를 계산하여 투과 방지막 특성을 분석하였다. Alucone 박막은 우수한 투과 방지막 특성을 가지지는 못하지만 적층 구조로 제작함으로써 두 쌍의 Alucone/Al2O3일때, $6.07{\times}10^{-2}g/m^2day$의 투습도를 보여주고 있다. Alucone 박막의 존재는 수분이나 산소의 투과 경로 길이를 늘려줌으로써 Alucone/Al2O3 박막의 투과방지 특성이 향상되는 것으로 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1475-1476
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• 2011

플라즈마 중합 기법에 의해 제작된 고분자 (plasma polymerized polymer) 박막은 단량체(monomer)의 고유의 특성을 유지하며 고분자 박막이 형성됨을 확인하고, 기판 바이어스에 의해 시간에 따른 증착 두께는 선형적으로 증가함을 확인하였다. 자체 제작된 플라즈마 중합 시스템에서 self-bias voltage를 최소화하여 플라즈마 고분자의 증착효율 및 두께 조절이 가능함을 확인하였다. 플라즈마 합성을 이용해 고분자 박막을 제조하고, MIM 소자를 제작하여 통상적인 고분자 합성기법으로 제조된 고분자 대비 높은 유전상수 값이 확인되었다. 결과적으로 유기박막 트랜지스터 및 유기 메모리 등 플렉서블 유기전자소자용 절연/유전체 박막으로의 응용이 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.1049-1054
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• 2012

유기전자재료의 발전으로 박막화, 유연화, 경량화가 가능하면서, 저가의 생산비용으로 제조 될 수 있는 유기반도체의 개발 및 상용화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 유기반도체를 구성하는 유기재료 및 전극재료가 미량의 수분과 반응으로 성능이 저하되는 문제로 상용화의 큰 걸림돌이 되고 있다. 따라서 유기재료 및 전극을 동작환경의 수분으로부터 보호할 수 있는 고성능 투습 방지막 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 $SiO_x$/parylene 및 $SiN_x$/parylene 구조를 이용한 다중 구조의 고성능 박막 봉지막을 개발하고, 개발된 박막을 Ca-corrosion test를 이용하여 수분투과율을 측정하였다. 또한 박막 봉지재를 유기태양전지에 적용하여 유기태양전지의 수명과 투습특성과의 관계를 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.797-803
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• 2013

본 논문에서는 플라즈마 중합법에 의해 유기절연막을 제작 후 이를 이용한 유기박막트랜지스터의 특성향상을 위해 반도체박막의 표면처리를 하였다. 그 결과 반도체층의 $O_2$ 플라즈마을 활용하여 30 [sec]동안 표면처리시 박막의 표면에너지는 $38mJ/m^2$값에서 $72mJ/m^2$값으로 증가되었으며, 이에 따른 유기트랜지스터의 이동도는 평균값 기준하여 29% 증가된 $0.057cm^2V^{-1}s^{-1}$의 값으로 증가된 값을 얻을 수 있었다. 이로부터 반도체박막 표면개질에 의한 유기트랜지스터의 이동도 특성향상이 가능함을 알았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.112-112
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• 2011

유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT)는 낮은 공정비용과 기존의 고체 실리콘 트랜지스터로서 실혐 할 수 없는 플렉시블 디스플레이, 스마트카드, 태양전지 등의 매우 넓은 활용범위로 각광받고 있는 연구 분야 중 하나이다. 본 연구에서는 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 펜타센을 활성층으로 사용한 유기박막 트랜지스터를 제작하였다. Heavily doped된 N형 실리콘 기판을 메탄올, 에탄올, 불산 처리를 하여 세척을 한 후 PECVD를 이용하여 SiO2를 200 nm 증착하였다. 그 후 열 증발 증착 장비를 사용하여 펜타센을 활성층으로 사용하였고, 분말 형태의 펜타센의 질량을 15~60 mg으로 조절하여 활성층의 두께를 조절하였다. 펜타센 증착 후 100도에서 열처리를 하고, 그 후 Shadow Mask를 이용하여 전극을 150nm 증착하였다. 이때 전극은 Au, Al, Ni 세가지 종류를 사용하였다. 펜타센의 질량을 조절하여 증착한 활성층의 두께는 60 mg일 때 약 60 nm, 45 mg일 때 약 45 nm로 1:1의 비율로 올라가는 것을 확인 할 수 있었고, 펜타센의 두께가 30 nm일 때 특성이 가장 잘 나오는 것을 볼 수 있었다. 펜타센의 두께가 두꺼울수록 게이트에서 인가되는 전압의 필드가 제대로 걸리지 않아 특성이 나쁘게 나온 것으로 보인다. 또한 활성층을 30 nm로 고정하고 전극의 종류를 바꿔가며 전기적 특성(캐리어 이동도, 문턱전압, 전달특성 등)을 측정 했을 때 전극으로 Al보다는 Au와 Ni를 사용했을 때 전기적 특성이 더 우수하게 나오는 것을 볼 수 있었다. 메탈과 펜타센과의 일함수 차이에 따른 결과로 보여진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.388-388
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• 2011

본 연구에서는 CuO 나노 입자를 poly(3,4,-ethylene dioxythiophene):polystyrene sulfonic acid (PEDOT:PSS) 버퍼층에 첨가하여 정공의 이동도를 높임으로서 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) as the electron donor and (6.6) phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) 기반의 유기 태양전지를 제작하였다. 일반적으로 PEDOT:PSS 박막은 높은 광 투과율과 상대적으로 우수한 전기전도도를 지닌 p-type의 유기 반도체 물질로써 유기 태양전지의 홀 전도막으로 널리 사용되어지고 있다. 하지만 낮은 홀이동도로 인하여 전달된 정공이 전극까지 전달되는데에 한계점이 있어 본 연구에서 이를 극복하기 위한 방안으로 p-type의 무기 반도체 물질인 CuO 나노 입자를 PEDOT:PSS 박막내에 첨가하여 홀 이동도를 높이고자 하였다. CuO 나노 입자를 PEDOT:PSS 용액에 각각 5, 10, 15, 20mg/ml 의 농도로 첨가하여 유기 태양 전지의 버퍼층으로 사용을 하였다. 이렇게 제작되어진 각각의 PEDOT:PSS 박막과 CuO 나노 입자가 첨가된 PEDOT:PSS 박막의 전기적, 광학적 및 표면 분석을 통하여 CuO 나노 입자가 PEODT:PSS 박막에 미치는 영향을 조사하였고, 이를 통하여 P3HT:PCBM 기반의 유기 태양전지를 제작하여 전기적 특성 분석을 수행하였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.354-361
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• 2012

유기 메모리 절연막 제작을 위해 일반적으로 사용되어지는 습식법이 아닌 건식법 중 플라즈마 중합법을 이용하였다. 유기 절연 박막으로 사용된 단량체는 Styrene과 MMA을 사용하고, 터널링 박막은 MMA를 사용하며, 메모리 박막은 열기상증착법을 이용한 Au 박막을 사용하였다. 최적화된 소자의 구조는 Au의 메모리층의 두께를 7 nm, Styrene 게이트 절연막의 두께를 400 nm, MMA 터널링 박막의 두께를 30 nm로 증착하여 제작된 부동 게이트형 유기 메모리 소자는 40/-40 V의 double sweep시 27 V의 히스테리시스 전압을 얻을 수 있었다. 이 특성을 기준하여 유기 메모리의 전하 포집 특성을 얻을 수 있었다. 유기 재료 중 MMA 대비 Styrene의 전하 포집 특성이 좋은 것으로 보아 향후 부동 게이트인 Au 박막을 유기 재료인 Styrene으로 대체하여 플렉시블 소자의 가능성을 기대한다.