• 공업화학전망
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• 제23권6호
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• pp.25-36
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• 2020

용액공정을 통해 유기 전자소자를 대면적으로 제조하는 것은 다양한 장치 구성 요소(반도체, 절연체, 도체)의 패터닝 및 적층이 필요하기 때문에 매우 어려운 과제이다. 본 연구에서는 4개의 광 가교 기능기를 가지는 3차원 사면체 가교제인 (2,2-bis(((4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoyl)oxy)methyl)propane-1,3-diyl bis(4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoate) (4Bx)를 활용하여 용액공정을 기반으로 형성된 전자재료 박막을 고해상도로 패터닝 및 적층하는 기술을 개발하고, 이를 사용하여 고분자 박막 트랜지스터(PTFTs) 및 논리회로 어레이 제작을 진행하였다. 4Bx는 다양한 용액공정이 가능한 전자재료와 용매에 쉽게 혼합될 수 있으며, 자외선(UV)에 의해 가교제가 광 활성화되어 전자재료와 가교 결합을 형성할 수 있다. 4Bx는 기존의 2개의 광 가교 기능기를 갖는 가교제에 비해 높은 가교 효율로 인해 적은 양을 첨가하여도 완전하게 가교된 전자재료 박막을 형성할 수 있어 전자재료의 고유한 특성을 보존할 수 있다. 더욱이, 가교된 전자재료 박막은 화학적 내구성이 향상되어 고해상도 미세 패터닝을 할 수 있을 뿐만 아니라 용액공정을 통해 전자소자를 구성하는 전자재료의 적층이 가능하다. 4Bx의 광 가교 방법은 전용액공정을 통한 전자소자의 제작에 대한 혁신적인 방안을 제시한다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.421-427
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• 2009

We successfully fabricated 4.7-inch organic thin film transistors array with $640{\times}480$ pixels on flexible substrate. All the processes were done by photolithography, spin coating and ink-jet printing. The OTFT-Electrophoretic (EP) pixel structure, based on a top gate OTFT, was fabricated. The mobility, ON/OFF ratio, subthreshold swing and threshold voltage of OTFT on flexible substrate are: 0.01 ^2/V-s, 1.3 V/dec, 10E5 and -3.5 V. After laminated the EP media on OTFT array, a panel of 4.7-inch $640{\times}480$ OTFT-EPD was fabricated. All of process temperature in OTFT-EPD is lower than $150^{\circ}C$. The pixel size in our panel is $150{\mu}m{\times}150{\mu}m$, and the aperture ratio is 50 %. The OTFT channel length and width is 20 um and 200um, respectively. We also used OTFT to drive EP media successfully. The operation voltages that are used on the gate bias are -30 V during the row data selection and the gate bias are 0 V during the row data hold time. The data voltages that are used on the source bias are -20 V, 0 V, and 20 V during display media operation.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.77-78
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• 2006

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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.56-63
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• 2023

본 연구에서는 졸-겔 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide) 박막을 만들고 이에 전자빔을 조사 한 후 박막 트랜지스터로 제작하여 전자빔 조사가 박막 트랜지스터의 전기적 특성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 특히 전자빔이 조사되는 환경을 대기 중과 질소 분위기(<200 ppm O₂)로 두고 전자빔 조사 선량 세기를 100kGy와 200kGy로 각각 조사한 후 350℃ 온도에서의 열처리만 진행한 비교군과 비교 분석을 진행하였다. 전자빔 조사에 따른 졸-겔 IGZO 박막의 물성 변화를 분석하기 위해 UV-Visible spectroscopy, X-ray diffraction(XRD)와 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 분석 결과, 전자빔 조사 전·후의 모든 조건 하에서 가시광 영역에서의 80% 이상의 높은 투과도를 보여줌을 확인할 수 있었고, XRD 분석 결과를 통해 전자빔 조사와 관계없이 비정질 특성을 유지함을 확인하였다. 특히 전자빔 조사에 따라 졸-겔 IGZO 박막에 화학적 조성 변화가 있음을 확인하였는데, 질소 분위기에서 전자빔을 조사하게 되면 M-O결합과 관련된 peak이 차지하는 비율이 높아짐을 확인할 수 있었다. 질소 분위기에서 전자빔이 조사된 TFT들은 on/off 비율, 전자 이동도에서 향상된 특성을 보여주었으며, 시간에 따라 트랜지스터의 특성들(on/off 비율, 문턱전압, 전자이동도, 하위임계값 스윙)의 수치 또한 큰 변화 없이 유지됨이 확인되어, 졸-겔 공정 TFT 제작에 있어서 질소 분위기에서의 전자빔 조사공정이 IGZO기반 박막 트랜지스터의 전기적특성의 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.53.2-53.2
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• 2010

지금까지 능동 구동 디스플레이의 TFT backplane에 사용하고 있는 채널 물질로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 저온 폴리실리콘(low temperature poly-Si)이 대표적이다. 수소화된 비정질 실리콘은 TFT-LCD 제조에 주로 사용되는 물질로 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 생산 비용이 낮고, 소자 간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리하다. 그러나 a-Si:H TFT의 이동도(mobility)가 1 cm2/Vs이하로 낮아 Full HD 이상의 대화면, 고해상도, 고속 동작을 요구하는 UD(ultra definition)급 디스플레이를 개발하는데 있어 한계 상황에 다다르고 있다. 또한 광 누설 전류(photo leakage current)의 발생을 억제하기 위해서 화소의 개구율(aperture ratio)을 감소시켜야하므로 패널의 투과율이 저하되고, 게이트 전극에 지속적으로 바이어스를 인가 시 TFT의 문턱전압(threshold voltage)이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 문제점을 극복하기 위한 대안으로 근래 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor)가 많은 관심을 얻고 있다. 투명 산화물 반도체는 3 eV 이상의 높은 밴드갭(band-gap)을 가지고 있어 광 흡수도가 낮아 투명하고, 광 누설 전류의 영향이 작아 화소 설계시 유리하다. 최근 다양한 조성의 산화물 반도체들이 TFT 채널 층으로의 적용을 목적으로 활발하게 연구되고 있으며 ZnO, SnO2, In2O3, IGO(indium-gallium oxide), a-ZTO(amorphous zinc-tin-oxide), a-IZO (amorphous indium-zinc oxide), a-IGZO(amorphous indium-galliumzinc oxide) 등이 그 예이다. 이들은 상온 또는 $200^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 PLD(pulsed laser deposition)나 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 손쉽게 증착이 가능하다. 특히 이중에서도 a-IGZO는 비정질임에도 불구하고 이동도가 $10\;cm2/V{\cdot}s$ 정도로 a-Si:H에 비해 월등히 높은 이동도를 나타낸다. 이와 같이 a-IGZO는 비정질이 가지는 균일한 특성과 양호한 이동도로 인하여 대화면, 고속, 고화질의 평판 디스플레이용 TFT 제작에 적합하고, 뿐만 아니라 공정 온도가 낮은 장점으로 인해 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 backplane 소재로서도 연구되고 있다. 본 실험에서는 rf sputtering을 이용하여 증착한 a-IGZO 박막에 대하여 열처리 조건 변화에 따른 a-IGZO 박막들의 광학적, 전기적 특성변화를 살펴보았고, 이와 더불어 a-IGZO 박막을 TFT에 적용하여 소자의 특성을 분석함으로써, 열처리에 따른 Transfer Curve에서의 우리가 요구하는 Threshold Voltage(Vth)의 변화를 관찰하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.5-5
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• 2009

Thin-film-transistors (TFTs) that can be prepared at low temperatures have attracted much attention because of the great potential for transparent and flexible electronics. One of the mainstreams in this field is the use of organic semiconductors such as pentacene. But device performance of the organic TFTs is still limited due to low field-effect mobility and rapid degradation after exposing to air. Alternative approach is the use of amorphous oxide semiconductors as a channel. Amorphous oxide semiconductors (AOSs) based TFTs showed the fast technological development, because AOS films can be fabricated at room temperature and exhibit the possibility in application like flexible display, electronic paper, and larges solar cells. Among the various AOSs, a-IGZO has lots of advantages because it has high channel mobility, uniform surface roughness and good transparency. [1] The high mobility is attributed to the overlap of spherical s-orbital of the heavy post-transition metal cations. This study demonstrated the effect of the variation in channel thickness from 30nm to 200nm on the TFT device performance. When the thickness was increased, turn-on voltage and subthreshold swing was decreased. The a-IGZO channels and source/drain metals were deposited with shadow mask. The a-IGZO channel layer was deposited on $SiO_2$/p-Si substrates by RF magnetron sputtering, where RF power is 150W. And working pressure is 3m Torr, at $O_2/Ar$ (2/28 sccm) atmosphere. The electrodes were formed with electron-beam evaporated Ti (30 nm) and Au (70 nm) bilayer. Finally, Al (150nm) as a gate metal was thermal-evaporated. TFT devices were heat-treated in a furnace at 250 $^{\circ}C$ and nitrogen atmosphere for 1hour. The electrical properties of the TFTs were measured using a probe-station. The TFT with channel thickness of 150nm exhibits a good subthreshold swing (SS) of 0.72 V/decade and on-off ratio of $1{\times}10^8$. The field effect mobility and threshold voltage were evaluated as 7.2 and 8 V, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.253-253
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• 2012

Low temperature SiOx film process has being required for both silicon and oxide (IGZO) based low temperature thin film transistor (TFT) for application of flexible display. In recent decades, from low density and high pressure such as capacitively coupled plasma (CCP) type plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) to the high density plasma and low pressure such as inductively coupled plasma (ICP) and electron cyclotron resonance (ECR) have been used to researching to obtain high quality silicon oxide (SiOx) thin film at low temperature. However, these plasma deposition devices have limitation of controllability of process condition because process parameters of plasma deposition such as RF power, working pressure and gas ratio influence each other on plasma conditions which non-leanly influence depositing thin film. In compared to these plasma deposition devices, neutral beam assisted chemical vapor deposition (NBaCVD) has advantage of independence of control parameters. The energy of neutral beam (NB) can be controlled independently of other process conditions. In this manner, we obtained NB dependent high crystallized intrinsic and doped silicon thin film at low temperature in our another papers. We examine the properties of the low temperature processed silicon oxide thin films which are fabricated by the NBaCVD. NBaCVD deposition system consists of the internal inductively coupled plasma (ICP) antenna and the reflector. Internal ICP antenna generates high density plasma and reflector generates NB by auger recombination of ions at the surface of metal reflector. During deposition of silicon oxide thin film by using the NBaCVD process with a tungsten reflector, the energetic Neutral Beam (NB) that controlled by the reflector bias believed to help surface reaction. Electrical and structural properties of the silicon oxide are changed by the reflector bias, effectively. We measured the breakdown field and structure property of the Si oxide thin film by analysis of I-V, C-V and FTIR measurement.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.40-40
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• 2008

$InGaZnO_4$ based thin film transistors (TFTs) are of interest for large area and low cost electronics. The TFTs have strong potential for application in flat panel displays and portable electronics due to their high field effect mobility, high on/off current ratios, and high optical transparency. The application of such room temperature processed transistors, however, is often limited by the operation voltage and long-tenn stability. Therefore, attaining an optimum thickness is necessary. We investigated the thickness dependence of a room temperature grown $MgO_{0.3}BST_{0.7}$ composite gate dielectric and an $InGaZnO_4$ (IGZO) active semiconductor on the electrical characteristics of thin film transistors fabricated on a polyethylene terephthalate (PET) substrate. The TFT characteristics were changed markedly with variation of the gate dielectric and semiconductor thickness. The optimum gate dielectric and active semiconductor thickness were 300 nm and 30 nm, respectively. The TFT showed low operating voltage of less than 4 V, field effect mobility of 21.34 cm2/$V{\cdot}s$, an on/off ratio of $8.27\times10^6$, threshold voltage of 2.2 V, and a subthreshold swing of 0.42 V/dec.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.352.1-352.1
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• 2014

Indium Tin Oxide (ITO) films are the most extensively studied and commonly used as ones of TCO films. The ITO films having a high electric conductivity and high transparency are easily fabricated on glass substrate at a substrate temperature over $250^{\circ}C$. However, glass substrates are somewhat heavy and brittle, whereas plastic substrates are lightweight, unbreakable, and so on. For these reasons, it has been recently suggested to use plastic substrates for flexible display application instead of glass. Many reaearchers have tried to produce high quality thin films at rood temperatures by using several methods. Therefore, amorphous ITO films excluding thermal process exhibit a decrease in electrical conductivity and optical transparency with time and a very poor chemical stability. However the amorphous Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO) offers several advantages. For typical instance, unlike either crystalline or amorphous ITO, same and higher than a-IGZO resistivity is found when no reactive oxygen is added to the sputter chamber, this greatly simplifies the deposition. We reported on the characteristics of a-IGZO thin films were fabricated by RF-magnetron sputtering method on the PEN substrate at room temperature using 3inch sputtering targets different rate of Zn. The homogeneous and stable targets were prepared by calcine and sintering process. Furthermore, two types of IGZO TFT design, a- IGZO source/drain material in TFT and the other a- ITO source/drain material, have been fabricated for comparison with each other. The experimental results reveal that the a- IGZO source/drain electrode in IGZO TFT is shown to be superior TFT performances, compared with a- ITO source/drain electrode in IGZO TFT.