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후열처리된 펜타센 유기박막 트랜지스터

초록/요약

본 논문에서는 펜타센 유기물을 고진공 상태에서 열 증착 한 후 후열처리에 의한 유기물 박막의 변화를 관측하였다. SiO2 절연체가 200nm 코팅된 실리콘 기판에 펜타센 박막을 0.2∼4 Å·s-1의 속도로 15 nm, 70 nm, 200 nm 만큼씩 쌓았다. 후열처리 온도는 RT, 70℃, 100℃, 130℃. 160℃로 주었다. 펜타센 박막을 X-ray Diffraction(XRD), Atomic Force Microscopy(AFM)를 사용해 유기물 박막의 표면과 구조가 후열처리에 따라 변하는 것을 확인하였다. 유기물 박막 위에 금으로 소스 및 드레인 층을 증착하여, 펜타센 박막의 후열처리 조건에 따른 펜타센 OTFTs의 전기적 특성 변화를 관측하였다. XRD 데이터에서 15nm 박막에서는 thin film phase만 나타났고, 그 이상의 두께에서는 bulk phase와 thin film phase가 나타났다. Thin film phase와 bulk phase의 d001은 각각 1.53nm, 1.43nm로 나타났다. 두 phase가 공존하는 pentacene 박막에서 full-width half maximum(FWHM)의 비율을 비교했을 때, 70nm에서는 130℃ 후열처리에서 가장 높은 비를 가졌고, 200nm에서는 70℃ 후열처리에서 가장 높은 비를 보였다. 또한 AFM 이미지에서 두께에 따라서 펜타센 그레인이 중첩되고, 또한 후열처리 온도가 높아짐에 따라서 그레인이 중첩되는 것을 볼 수 있었다. OTFTs의 전기적 특성을 확인한 결과, bulk phase와 thin film phase의 공존에 의해 생긴 트랩은 후열처리를 하더라도 개선하기 어렵다는 것을 확인하였다. 전하이동도만을 고려하면 두께는 15nm에서 좋은 전하이동도를 보였고, 70℃로 후열처리 했을 때, 0.0151 cm2/V∙s 로 후열처리 조건 중에서 가장 높은 전하이동도를 보였다.

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초록/요약

We observed the change of organic thin film by post annealing after deposition of pentacene under high vacuum condition. On the silicon substrate coated by 200nm SiO2 insulator, we deposited pentacene at 0.2~0.4Å·s-1 up to 15nm, 70nm, and 200nm. The temperature conditions of post annealing were RT, 70℃, 100℃, 130℃, and 160℃. We invested morphological and crystal structural change in pentacene thin film according to post annealing by using X-ray Diffraction(XRD) and Atomic Force Microscopy(AFM). We deposited gold as source/drain layer on pentacene thin film and pentacene OTFTs was manufactured. And we invested electronic characteristics of pentacene OTFTs change according to post annealing. In XRD data, (001) peak of 15nm pentacene film samples was 5.75˚(thin film phase), (001), (001’) peaks of 70nm and 200nm samples were 5.75˚(thin film phase) and 6.15˚(bulk phase). The d001(d spacing) of thin film phase was 1.53nm and that of bulk phase was 1.43nm. We compared with ratio of full-width half maximum(FWHM) between bulk phase and thin film phase. The highest ratio(2.65) was 70nm pentacene by post annealing at 130℃ and the highest ratio(3.10) was post annealing at 70℃ in 200nm pentacene. Also, grain shapes of pentacene were transformed according to thickness and post annealing. But, post annealing may not solved the electric problem by coexistence of phases. The optimum pentacene OTFT was pentacene OTFT deposited to 15nm by post-annealing at 70℃.

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