Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 3, June 2013, 219-226 Invited review 고성능유기전계효과트랜지스터를위한유기친화게이트절연층 이민정 이슬이 유재석 장미 양회창 인하대학교섬유신소재공학과 (2013 년 5 월 14 일접수 ) Organo-Compatible Gate Dielectrics for High-performance Organic Field-effect Transistors Minjung Lee, Seulyi Lee, Jaeseok Yoo, Mi Jang, and Hoichang Yang Department of Advanced Fiber Engineering, Inha University, Incheon 402-751, Korea (Received May 14, 2013) 차세대전자 디스플레이관련제품의휴대편리성, 유연성, 경량화, 대형화등의요구조건을확보할수있는유기반도체소재기반소프트일렉트로닉스에많은관심이모아지고있다. 소프트일렉트로닉스의응용분야로는전자신문, 전자책, 스마트카드, RFID 태그, 태양전지, 휴대용컴퓨터, 센서, 메모리등이있으며, 핵심소자는유기전계효과트랜지스터 (organic field-effect transistor, OFET) 이다. OFET 의고성능화를위해서는유기반도체, 절연체, 전극구성소재들이최적화구조를형성하도록적층되어야한다. 필름형성화과정에서대부분의유기반도체소재는결합력이약한 van der Waals 결합으로자기조립결정구조를형성하므로, 이들의결정성필름구조는주위환경 ( 공정변수및기질특성 ) 에의해크게달라진다. 특히기질의표면에너지 (surface energy) 및표면거칠기 (surface roughness) 에따라유기반도체박막내결정구조및배향등은크게달라져, OFET 의전기적특성에큰차이를미친다. 유기친화적절연층소재및표면개질화는전하이동에유리하도록용액및증착공정유기반도체박막의결정구조및배향을유도시켜 OFET 의전기적성능을향상시킬수있다. Organic semiconductor-based soft electronics has potential advantages for next-generation electronics and displays, which request mobile convenience, flexibility, light-weight, large area, etc. Organic field-effect transistors (OFET) are core elements for soft electronic applications, such as e-paper, e-book, smart card, RFID tag, photovoltaics, portable computer, sensor, memory, etc. An optimal multi-layered structure of organic semiconductor, insulator, and electrodes is required to achieve high-performance OFET. Since most organic semiconductors are self-assembled structures with weak van der Waals forces during film formation, their crystalline structures and orientation are significantly affected by environmental conditions, specifically, substrate properties of surface energy and roughness, changing the corresponding OFET. Organo-compatible insulators and surface treatments can induce the crystal structure and orientation of solution- or vacuum-processable organic semiconductors preferential to the charge-carrier transport in OFET. Keywords: gate dielectric, soft electronics, organic semiconductor, organic field-effect transistor 1) 1. 서론 최근유기반도체기반일렉트로닉스연구가국내 외연구기관및산업체내에서활발하게진행되고있다. 그동안의반도체산업이주로실리콘과같은무기반도체소재를이용했다면, 앞으로는차세대전자 정보 디스플레이관련제품의휴대편리성, 유연성, 경량화, 대형화등을위해, 특히충분한유연성이확보될수있는유기반도체소재기반일렉트로닉스에많은관심이모아지고있다. 유기일렉트로닉스의응용분야로는전자신문, 전자책, 스마트카드, RFID 태그, 태양전지, Corresponding Author: Inha University Department of Advanced Fiber Engineering 253 Yonghyun-dong, Nam-gu, Incheon 402-751, Korea Tel: +82-32-860-7494 e-mail: hcyang@inha.ac.kr pissn: 1225-0112 @ 2013 The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry. All rights reserved. 휴대용컴퓨터, 센서, 메모리등이될수있으며, 이들을구현하기위한요소기술의핵심소자는유기전계효과트랜지스터 (organic field-effect transistor, OFET) 이다 [1,2]. 본총설에서는지금까지의많은 OFET 관련연구들중소자내절연층-유기반도체층계면최적화에초점을맞추어이를통한소자성능향상관련연구들을소개하고자한다. 2. 유기반도체소재 유기반도체소재는 HOMO-LUMO 에너지밴드갭이 1.5 3.0 ev 정도인 π-공액성분자로서분자설계를통해, 밴드갭, 용해도등의물리화학적특성을손쉽게제어할수있다. 저온증착혹은용액프린팅을통해서형성되는유기반도체박막은일렉트로닉스소자내의활성층으로우수한전기적특성을나타낼수있어야한다. 유기반도체소재연구는박막형성과정에서, 전하이동에유리하면서구조적결함이적은공액구조를갖는분자구조설계, 합성및이들의박막형성과정에 219
220 이민정 이슬이 유재석 장미 양회창 Table 1. Representative Organic Semiconductors for OFET Applications Semiconductors Chemical structures Polymers Oligomers F8T2 : poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiphene), P3HT : poly(3-hexyl thiophene), pbttt : poly(2,5-bis(3-alkylthiophene-2-yl)thieno-[3,2-b]thiophene), PQT-12 : Poly(3,3'''-didodecylquaterthiophene), PDPPDTSE : poly[2,5-bis(2-decyltetradecyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2h,5h)-dione-(e)-(1,2-bis(5-(thiophen-2-yl)selenophen-2-yl)ethene], PTCDI-C13 : N,N'-ditridecyl-3,4,9,10-perylene tetracarboxylic diimide, TIPS pentacene : 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene, TESADT : 5,11-bis(triethylsilylethynyl)anthradithiophene, dif-tesadt : 2,8-difluoro-5,11-bis(triethylsilylethynyl)anthradithiophene. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figure 1. Typical atomic force microscopy (AFM) topographies of (a) P3HT, (b) F8T2, (c) pentacene, (d) C 60, (e) TESADT, and (f) PTCDI-C13 thin films on substrates, respectively[11-14]. 서의자기조립결정구조의최적화에집중되어왔다 [2-10]. Table 1 및 Figure 1은대표적유기반도체소재및이들박막모폴로지를나타낸다. 가장널리알려진펜타센유기반도체소재는진공증착과정에서테라스 (terrace) 형결정을기질위에형성하며 (Figure 1(c)), OFET 내에서뛰어난전기적특성을보인다. 하지만낮은대기안정성및낮은용 해도로인해용액인쇄공정을통한소자양산에제약이있다 [15,16]. 펜타센분자구조의미세변화를통해 face-to-edge 분자정렬인헤링본 (herringbone) 결정구조에서, 6번과 13번탄소위치의수소를벌키한 TIPS (triisopropylsilylethynyl) 로치환시킨 TIPS pentacene은 face-to-face 결정구조를용액공정으로형성시킬수있으며기존펜타센보다높은 공업화학, 제 24 권제 3 호, 2013
고성능유기전계효과트랜지스터를위한유기친화게이트절연층 221 (a) (b) (c) (d) Figure 2. Typical OFET architectures including (a) top-contacts, (b) bottom-contacts, (c) top contacts with a top gate, and (d) bottom contacts with a top gate. (a) (b) (c) Figure 3. Operation principle of a top-contact electrode OFET containing a p-type semiconducting thin film, depending on applied voltages: (a) V GS > 0 and V DS < 0; (b) V GS < 0 and V DS (small) < 0; (c) V GS < 0 and V DS (large) < 0. In the linear regime (b), V GS and V GD are nearly identical, so the charge density is constant along the conducting channel. In the saturation regime (c), however, V GD becomes almost zero near the drain, and the charge density drops to zero when passing from S to D electrode. 전하이동도를나타낸다 [3,17]. TIPS pentacene과유사한아센 (acene) 계열 TESADT (triethylsilylethynyl anthradithiophene) 도용액공정으로전하이동도에유리한층상결정성필름을형성한다 (Figure 1(e))[18]. 하지만많은 p-형유기반도체소재들과는대조적으로 n-형유기반도체소재의확보는미미한편이다. 대표적인 n-형인풀러렌 (fullerene, C 60) 은고온진공증착으로결정성이뛰어난박막을형성할수있으며 (Figure 1(d)) [19], 산화안정성이우수한 PTCDI-C13은저온증착공정후열처리를통해전하이동도에유리한층상결정으로변환시킬수있다 (Figure 1(f))[16,18]. π- 공액성고분자반도체소재는올리고머 (oligomer) 소재에비해낮은전하이동도를나타내지만, 유기용매에대한용해성이뛰어나용액프린팅공정으로대면적소자양상에적합한소재로서기대된다. 진공증착박막공정에비해용액공정은용매선택, 용액농도, 공정조건, 온도, 기질표면의성질등많은변수들이존재하며이로인해박막의결정구조제어가어렵다. 대표적인폴리티오펜계열인 P3HT는용매휘발과정에서 1차원나노섬유상결정들의 3차원네크워크구조체를형성시킨다 (Figure 1(a))[10,13]. 액정성을보이는 F8T2 역시 1차원공액중첩결정구조를형성하지만, 섬유상길이방향으로의제한된성장을보임을알수있다 (Figure 1(b)). 최근전자주개 (donor) 와받개 (acceptor) 를동시에포함하는고분자설계를통해, 낮은 HOMO-LUMO 밴드갭에너지와향상된공액구조를형성하는고분자유기반도체소재연구들이활발히진행되고있다. 이와같은분자설계를통해, DPP (diketo- pyrrolopyrrole) 기반고분자유기반도체의전기적특성은높은결정성을갖는올리고머유기반도체의전기적성능에근접해있다 [6,8]. 3. 유기전계효과트랜지스터 (Organic Field-Effect Transistor, OFET) 3.1. 소자구조 OFET의기본구성요소는기질, 전극, 절연층, 유기반도체층을들수있다. 소자제작과정에따라전극은유기반도체층상부또는하부에서접촉하며, 게이트 (gate, G) 전극은유기반도체층의상부혹은하부에위치될수있어크게 4종류의소자구조를형성한다 (Figure 2). 상부접촉 (top-contact) 소자구조 (Figure 2(a)) 는전극과유기반도체박막사이의넓은접촉면적으로 4종류중가장낮은접촉저항을나타내며, 소자내저항은주로상부소스 (source, S)-채널층및채널층-상부드레인 (drain, D) 수직방향의전하접근저항 (access resistance) 이다. 이러한접근저항을줄이기위해박막두께조절이요구된다. 반면표면거침도가큰유기반도체박막 ( 예, pentacene) 위에상부전극형성시, 전극소재가채널층근처까지침투할수있어비교적낮은접근저항을보인다. 하부접촉 (bottom-contact) 소자구조 (Figure 2(b)) 는전극- 유기반도체박막접촉면이소자채널층과같은면에존재하여, 접근저항보다는표면특성이다른절연층-전극부근에서의모폴로지변화가소자저항의증가요인으로알려져있다. 따라서대면적소자제작에적 Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 3, 2013
222 이민정 이슬이 유재석 장미 양회창 랜스퍼곡선으로부터구할수있다. 먼저전하이동도의경우, 구동조건에따라다음식으로부터구할수있다. 선형영역 : (1) 포화영역 : (2) (a) (b) Figure 4. Typical (a) output and (b) transfer curves of a top-contact Au electrode TESADT-based OFET on a PS-brush SiO 2 gate dielectric (The channel width and length are 1500 µm and 100 µm, respectively). 합한하부접촉 OFET 제작에있어, 균일유기반도체박막형성을위한하부전극과절연층의표면성질개질및이를통한소자성능개선관련많은연구사례가보고되고있다 [14,22-24]. 3.2. 소자구동원리앞절에언급한 OFET 소자의구동원리및특성을살펴본후, 고성능 OFET 개발을위한다양한접근방법을고찰하고자한다. 상부접촉 p형 OFET (Figure 3(a)) 에소스전극접지와드레인-소스전압 (V DS) 에음 (-) 전압상태에서게이트-소스전압 (V GS) 에양 (+) 전압을인가하면, S/D 전극사이유기반도체박막내전도성채널층이형성되지않아드레인-소스전류 (I DS) 흐름은 0에가깝다. 만약 V GS < 문턱전압 (threshold voltage, V T) 이되면, 절연층인접유기반도체박막내공핍 (depletion) 층이형성되어 S-D 방향으로전류가흐른다. 이때 (1) V GS-V DS V GS 의경우 S/D 전극사이에균일채널층형성 (Figure 3(b)) 으로 I DS 가인가전압에따라일정하게증가하는선형영역 (linear region) 이형성되며, (2) V DS 가 V GS 에점점가까워짐에따라 S-D 전극방향으로의채널층밀도감소 (Figure 3(c)) 로 I DS 가전압증가에따라수렴되는포화영역 (saturation region) 을갖게된다. 3.3. 소자성능분석 Figure 4는용액공정을통해표면개질된실리콘산화물절연층위로형성된 TESADT 기반 OFET의실제구동과정에서얻어진 I DS-V DS 출력 (output) 곡선및 I DS-V GS 트랜스퍼 (transfer) 곡선이다. 출력곡선은전형적인 FET에서확인되는 I DS 가 V DS 에따라증가하는선형영역 ( 점선좌측영역 ) 과일정한값으로수렴되는포화영역 ( 점선우측영역 ) 을보인다 (Figure 4(a)). OFET 성능의중요한평가항목인 (1) 전하이동도 (µ FET), (2) 전류점멸비 (I on/i off), (3) 문턱전압 (V T) 은구동소자의트 여기서 W, L, C i 는각각채널폭 (channel width), 채널길이 (channel length), 절연체의정전용량을나타낸다. Figure 4(b) 는포화영역에서얻어진트랜스퍼곡선이므로, 식 (2) 의 양변을제곱근하여얻어진, (3) 식 (3) 및 Figure 4(b) 의 곡선의접선기울기로부터 µ FET 를계산할수있다. 또한, 접선과 V GS 축의교차점으로부터문턱전 압 (V T) 을구할수있다. 4. 유기친화형절연층기반유기전계효과트랜지스터연구현황 소프트일렉트로닉스의핵심소자인 OFET 를고성능화시키기위해 서는, 유기반도체, 절연체, 전극구성소재들이최적화구조를형성하 도록적층되어야한다. 유기반도체소재는무기소재에비하여쉽게 기질위로필름을형성할수있는장점을갖고있으나, 분자간약한 van der Waals 결합력으로이루어져있어공액분자간자기조립과정은 주위환경 ( 공정변수및기질특성 ) 에의해크게달라진다 [11-13]. 특히 기질의표면에너지 (surface energy, γ S) 및표면거칠기 (r.m.s surface roughness, R q) 에따라유기반도체박막내자기조립결정구조및 배향등은크게달라져, OFET 의전기적특성에큰영향을미친다 [12,13,25,26]. 따라서전기적특성이우수한유기반도체박막형성을 위한유기친화적절연층소재및개질과관련된많은연구가진행되 어왔다. 하지만이종 (heterogeneous) 표면 / 계면에서의유기반도체박 막형성및복잡한소자제작공정은유기반도체박막내결정구조및 배향에추가적인영향을준다. 따라서단일유기반도체 - 절연층계면을 갖는하부게이트 / 상부전극 OFET 구조 (Figure 2(a)) 로한정지어, 유기 반도체박막결정구조및배향제어를위한다양한절연층소재및 표면개질화를통한고성능 OFET 연구를구체적으로살펴보고자한다. Figure 5 는기본 ( 하부게이트 / 상부전극 ) OFET 소자내유기반도체 (a) (b) (c) (d) Figure 5. Typical organo-compatible gate-dielectrics including either physisorbed or chemisorbed organic assisting layers: (a) self-assembled monolayer (SAM)-assisted oxide, (b) polymer-coated oxide, (c) cured homopolymer (or blend) film, and (d) polymer-grafted oxide dielectrics, respectively. 공업화학, 제 24 권제 3 호, 2013
고성능유기전계효과트랜지스터를위한유기친화게이트절연층 223 Table 2. Dielectric-dependent Crystalline Structures of Pentacene Thin Films and the Variations in µ FET of the Resulting OFETs (HMDS and OTS are Hexamethyldisilazane and Octadecyltrichlorosilane, Respectively)[13] Bare SiO 2 HMDS-SiO 2 OTS-SiO 2 HMDS/OTS-SiO 2 Dielectric R q 0.2 0.3 nm > 1.0 nm γ s 60 65 mj/m 2 35 40 mj/m 2 29 31 mj/m 2 30 33 mj/m 2 sub-ml Pentacene 25 ML OFET µ FET < 0.2 cm 2 /Vs 1.0 3.4 cm 2 /Vs 0.4 0.8 cm 2 /Vs < 0.06 cm 2 /Vs 박막공정전단계의하부구조 ( 절연층 / 게이트 / 기판 ) 의개략도로써, 절연층표면개질화를통한유기반도체박막내결정구조및배향제어와이에따른 OFET 소자성능변화와관련된많은연구들에서활용된다. 대표적인무기산화물절연소재인산화실리콘 (SiO 2, κ = 3.9) 이나산화알루미늄 (Al 2O 3, κ = 9.9), 산화티타늄 (TiO 2, κ = 114) 등은고분자에비해높은유전상수 (κ) 를가져 OFET 저전력구동을확보할수있어, 초기 OFET 연구에서부터현재까지계속활용되고있다 [27]. 하지만무기산화물절연층표면의히드록시기 (HO-) 와같은친수성극성기의존재는소수성유기반도체박막내결정의불균일성및구동시전하트랩등의문제를야기시킨다. 이를해결하기위해가장널리쓰이고있는방법은산화물절연층표면에자기조립단분자막 (self-assembled monolayer, SAM) 을도입하는것이다 (Figure 5(a)). SAM 도입에사용되는기능성저분자들은탄소원자개수가 8 20개인소수성주쇄말단에히드록시기와결합가능한알콕시 (alkoxy)- 또는클로로 (chloro)-실란 (silane) 기를갖고있어, 표면화학반응을통해산화물절연체표면을소수성및유기친수성화시킨다 [21,28,29]. 미처리산화물절연층과달리 SAM 도입후, 유기반도체박막의결정구조및배향제어를통해 OFET 성능이현저히개선될수있었다. 아울러 SAM 내사슬길이및정렬도에따른 OFET 성능변화와관련된체계적인연구들도보고되고있다 [29]. Table 2는 SAM 도입전 후산화실리콘절연층위로형성된펜타센 (pentacene) 박막모폴로지및이들 OFET의전계효과이동도 (field-effect mobility, µ FET) 변화를나타낸다 [12]. 산화실리콘표면의극성기에소수성 SAM 도입전 후절연층에형성된약 40 nm 두께 (25 ML) 의펜타센박막모폴로지는큰차이를나타내지않은반면, 초기박막성장에서절연층 γ S 및 R q 는펜타센결정모폴로지에큰변화를유발한다. 따라서이들펜타센기반 OFET의 µ FET 값은절연층과근접한수 nm 박막내결정구조, 즉, 공액구조에의해좌우됨을알수있다. 특히, 소자구동과정에서형성된채널층을통한 S/D 전극사이의전하이동은 (a) (b) Figure 6. (a) Contact- and (b) conducting-mode AFM images of 1.5 ML pentacene film on a heavily-doped Si substrate[12]. Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 3, 2013
224 이민정 이슬이 유재석 장미 양회창 Figure 7. AFM images (upper) of 1 ML thick pentacene films on (a) PS/SiO 2, (b) PHS/SiO 2, and PVP/SiO 2 gate-dielectrics and 2D grazing-incidence X-ray diffraction patterns (bottom) of the resulting 50 nm thick pentacene films. (d) I D-V G transfer curves for OFETs including 50 nm thick pentacene thin films[31]. 마이크로 / 나노결정입자경계 (grain boundary, GB) 감소로향상시킬수있음을 C-AFM(conducting-atomic force microscopy) 결과로도예측할수있다 (Figure 6)[12,30]. 하지만 SAM 도입은온도, ph, 농도등반응조건에따라표면도입율이달라져, 제한된범위에서사용되고있다 [14,28]. 이와달리고분자코팅막 / 산화물이중절연층구조 (Figure 5(b)) 는비교적용이한방법으로 SAM도입표면과유사한절연층을확보할수있는장점을갖고있다 [4,11,31]. 비결정성고분자가주로사용되며폴리스티렌 (polystyrene, PS), 폴리메틸메타크릴레이트 ((poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐피리딘 (poly(vinyl pyridine), PVP) 등이있다. 특히용이한고분자분자설계의장점으로인해코팅박막의표면특성을정밀제어할수있어, OFET 고성능화를위한고분자 / 산화물이중절연층에대한많은심화연구들이진행되어왔다. 일례로절연층의 γ s 가펜타센결정면들 (crystal planes) 중가장낮은 γ s (48.1 mj/m 2 ) 를갖는 (001) 결정면보다낮게유도되면 ( 예, PS의 γ s = 44.2 mj/m 2 ), 결정성박막내펜타센분자가기질에 edge-on 형태로공액중첩을향상시켜 S/D 전극간전하이동이유리해지고, 높은 γ s (57.6 mj/m 2 ) 의 PVP/SiO 2 위로형성된펜타센박막에비해약 3배이상 µ FET (0.91 cm 2 /Vs) 가향상됨이보고된바있다 (Figure 7)[31]. 이와같은고분자코팅막 / 산화물이중절연층은펜타센과같은저온증착공정 (100 이하 ) 을통한유기반도체기반 OFET 제작에적합한절연체구조가될수있다. 하지만대부분고분자절연층의유리전이온도 (glass transition temperature) 이상에서증착및후처리공정이요구됨에따라나타나는상부고분자박막의기복 (undulation) 및박리 (delamination) 현상은불균일유기반도체박막을유도시켜, 결국소자특성은현저한감소를보인다. 특히이들상부고분자박막은경화되지않은물리적흡착 (adsorption) 을통해하부산화물층에적층되어있어유기반도체박막용액공정에서유기용매에의한쉽게용해및팽윤이일어날수있어용액필름적층화공정에적합하지않다 [18]. 이러한이유로내용매성 / 내화학성및패터닝이확보된광경화성절연층소재에대한연구들이진행되고있다 [11,26,32]. 많은연구들가운데서로다른유전특성의고분자블렌드로 UV경화박막형성시, (1) 소수성 / 저유전체 poly(4-dimenthylsilyl styrene) (PDMSS) 소재 ( 물접촉각, θ water = 100 o, 유전상수, κ = 3.1) 는상부표면으로 (2) 친수성 / 강유전체 poly(melamine-co-formaldehyde)acrylate (PMFA) 소재 (θ water = 73 o, κ = 3.7) 는하부로수직상분리시켜, 저전력및구동안정성이확보된유기친화성절연층패터닝을통한다양한 OFET 소자적용사례연구는주목할만하다 (Figure 8)[32]. 대부분의경화성고분자절연층소재는경화과정에서절연층박막내기포발생으로인한표면거칠기의증가및이종경화성소재의블렌드최적화에어려움이있다 [32]. 최근반응성말단기를포함한고분자를산화물절연층에그래프팅 (grafting) 시켜 SAM 표면처리와비슷한표면성질을부여할수있는기술및이를활용한 OFET 제작연구결과가보고되었다 [18]. 클로로실란혹은이와유사한반응성말단기가있는고분자는절연층표면극성기와그래프팅을통해, 기질위에고분자브러쉬 (polymer brush) 를형성시켜매우균일한유기박막을형성한다 (Figure 9(a) (b)). 유전율이높은산화물절연체에적용할경우, OFET 저전력구동확보가가능할뿐아니라, 그래프팅공정이 100 이하의열처리로진행될수있어소프트기판에도적용가능한장점을가지고있다. 실제로 PC기판위에형성된 TESADT OFET 제작에있어 AlO x 절연층을 PS 브러쉬처리함으로써구동안정성과저전력구동에서도높은전하이동도 (1.75 cm 2 /Vs) 를확보할수있음이보고되었다 (Figure 9(c) (e)). 5. 결론 본총설에서는소프트일렉트로닉스의핵심소자인 OFET의구동원리및유기반도체와유기친화성절연층소재및표면개질을통한소자성능개선및최적화연구동향에대해살펴보았다. 유기반도체소재는무기소재에비하여쉽게기질위로필름을형성할수있는장점을갖고있으나, 분자간약한 van der Waals 결합력으로이루어져있어공액분자간자기조립과정은주위환경 ( 공정변수및기질특성 ) 에의해크게달라지므로, OFET의전기적특성에큰영향을미친다. 따라서유기반도체층의자기조립결정구조를최적화시킬수있도록유기친화성과낮은표면거칠기를확보할수있는절연층소재및표면개질이요구된다. 아직까지는유기전자소재및 OFET 최적화를위해해결되어야할많은것들이있지만, 가까운장래에소프트일렉트로닉스의상용화및다양한응용제품에적용될수있으리라기대된다. 공업화학, 제 24 권제 3 호, 2013
고성능유기전계효과트랜지스터를위한유기친화게이트절연층 225 Figure 8. (a) Scheme of the top-contact OFETs employing different 50 nm thick organic semiconducting films on PDMSS/PMFA blend gate dielectrics. (b-d) I D-V D output curves (left) and I D-V G transfer curves (right) of (b) pentacene, (c) PTCDI-C13, and (d) TESADT OFETs based on the PDMSS/PMFA gate dielectric (In (c) and (d), 400 nm thick PDMSS/PMFA (10/90) blend films were used as gate dielectrics)[11]. 감 본총설은인하대학교교비지원으로이루어졌으며, 이에감사를드 립니다. 사 참고문헌 1. S. C. B. Mannsfeld, B. C.-K. Tee, R. M. Stoltenberg, C. V. H.-H. Chen, S. Barman, B. V. O. Muir, A. N. Sokolov, C. Reese, and Z. Bao, Nat. Mater., 9, 859 (2010). 2. Y. Guo, G. Yu, and Y. Liu, Adv. Mater., 22, 4427 (2010). 3. G. Giri, E. Verploegen, S. C. B. Mannsfeld, S. Atahan-Evrenk, D. H. Kim, S. Y. Lee, H. A. Becerril, A. Aspuru-Guzik, M. F. Tony, and Z. Bao, Nature, 480, 504 (2011). 4. S. H. Kim, M. Jang, H. Yang, and C. E. Park, J. Mater. Chem., 20, 5612 (2010). 5. D. J. Gundlach, J. E. Royer, S. K. Park, S. Subramanian, O. D. Jurchescu, B. H. Hamadani, A. J. Moad, R. J. Kline, L. C. Teague, O. Kirillov, C. A. Richter, J. G. Kushmerick, L. J. Richter, S. R. Parkin, T. N. Jackson, and J. E. Anthony, Nat. Mater., 7, 216 (2008). 6. C. Kanimozhi, N. Yaacobi-Gross, K. W. Chou, A. Amassian, T. D. Anthopoulos, and S. Patil, J. Am. Chem. Soc., 134, 16532 (2012). 7. C. Cheng, C. Yu, Y. Guo, H. Chen, Y. Fang, G. Yu, and Y. Liu, Chem. Commun., 49, 1998 (2013). 8. I. Kang, T. K. An, J.-A. Hong, H.-J. Yun, R. Kim, D. S. Chung, C. E. Park, Y.-H. Kim, and S.-K. Kwon, Adv. Mater., 25, 524 (2013). 9. H. Yang, S. W. Lefevre, C. Y. Ryu, and Z. Bao, Appl. Phys. Lett., 90, 172116 (2007). 10. H. Yang, T. J. Shin, Z. Bao, and C. Y. Ryu, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 45, 1303 (2007). 11. M.-H. Yoon, C. Kim, A. Facchetti, and T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc., 128, 12851 (2006). 12. H. Yang, T. J. Shin, M.-M. Ling, K. Cho, C. Y. Ryu, and Z. Bao, J. Am. Chem. Soc., 127, 11542 (2005). 13. D. H. Kim, Y. D. Park, Y. Jang, H. Yang, Y. H. Kim, J. I. Han, D. G. Moon, S. Park, T. Chang, C. Chang, M. Joo, C. Y. Ryu, and K. Cho, Adv. Funct. Mater., 15, 77 (2005). 14. J. C. Love, L. A. Estroff, J. K. Kriebel, R. G. Nuzzo, and G. M. Whitesides, Chem. Rev., 105, 1103 (2005). 15. H. Yang, L. Yang, M.-M. Ling, S. Lastella, D. D. Gandhi, G. Ramanath, Z. Bao, and C. Y. Ryu, J. Phys. Chem. C, 112, 16161 (2008). 16. S. H. Kim, W. M. Yoon, M. Jang, H. Yang, J.-J. Park, and C. E. Park, J. Mater. Chem., 22, 7731 (2012). Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 3, 2013
226 이민정 이슬이 유재석 장미 양회창 (a) (b) (c) (d) (e) Figure 9. (a) Scheme of dimethylchloro silane-terminated PS grafting to oxide dielectric, (b) X-ray reflectivity of a PS brush-sio 2/Si substrate, (c) captured digital image of TESADT OFETs employing PS brush-coupled AlO x dielectrics with top-contact Au electrodes, (d) I D-V D output, and (e) I D-V G transfer characteristics of the corresponding TESADT OFETs[18]. 17. L. Yang and H. Yang, J. Synchrotron Rad., 16, 788 (2009). 18. S. H. Kim, M. Jang, H. Yang, J. E. Anthony, and C. E. Park, Adv. Funct. Mater., 21, 2198 (2011). 19. T. B. Singh, N. S. Sariciftci, H. Yang, L. Yang, B. Plochberger, and H. Sitter, Appl. Phys. Lett., 90, 213512 (2007). 20. H. Sirringhaus, T. Kawase, R. H. Friend, T. Shimoda, M. Inbasekaran, W. Wu, and E. P. Woo, Science, 290, 2123 (2000). 21. S. Kobayashi, T. Nishikawa, T. Takenobu, S. Mori, T. Shimoda, T. Mitani, H. Shimotani, N. Yoshimoto, S. Ogawa, and Y. Iwasa, Nat. Mater., 3, 317 (2004). 22. Y.-l. Loo, R. L. Willett, K. W. Baldwin, and J. A. Rogers, J. Am. Chem. Soc., 124, 7654 (2002). 23. Q. J. Cai, M. B. Chan-Park, Q. Zhou, Z. S. Lu, C. M. Li, and B. S. Ong, Org. Electron., 9, 936 (2008). 24. D. J. Gundlach, L. Zhou, J. A. Nichols, T. N. Jackson, P. V. Necliudov, and M. S. Shur, J. Appl. Phys., 100, 024509 (2006). 25. H. Yang, C. Yang, S. H. Kim, M. Jang, and C. E. Park, ACS Appl. Mater. Interf., 2, 391 (2010). 26. S. Kola, J. Sinha, and H. E. Katz, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 50, 1090 (2012). 27. J. Veres, S. Ogier, and G. Lloyd, Chem. Mater., 16, 4543 (2004). 28. A. Ulman, Chem. Rev., 96, 1533 (1996). 29. D. H. Kim, H. S. Lee, H. Yang, L. Yang, and K. Cho, Adv. Funct. Mater., 18, 1363 (2008). 30. S. Y. Yang, K. Shin, S. H. Kim, H. Jeon, J. H. Kang, H. Yang, and C. E. Park, J. Phys. Chem., B, 110, 20302 (2006). 31. H. Yang, S. H. Kim, L. Yang, S. Y. Yang, and C. E. Park, Adv. Mater., 19, 2868 (2007). 32. S. H. Kim, K. Hong, M. Jang, J. Jang, J. E. Anthony, H. Yang, and C. E. Park, Adv. Mater., 22, 4809 (2010). 공업화학, 제 24 권제 3 호, 2013