용액공정 신규 저분자 유기반도체 개발 및 박막트랜지스터 응용
The Development of New Solution Processable Small Molecular Organic Semiconductors and Application as Thin-Film Transistors
- 주제(키워드) 유기 반도체 , 유기 박막 트랜지스터 , 용액 공정
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김충익
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000061125
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
이번 연구에서는 기존의 보고된 유기 반도체 물질들의 구조를 변경함으로써 우수한 성능의 박막 트랜지스터 제작을 시도하였다. 우선 기존에 보고된 β-DD-TIFDKT 물질의 α,ω-치환기를 2-ehtylhexyl기(2EH)와 2-octyldodecyl(2OD)기로 치환하여 용해도를 높였고 이를 통해서 용액 공정 방식을 다양하게 시도하였다. 용액 공정 방식은 solution-shearing(SS) 방식과 droplet-pinned crystallization(DPC) 방식, 그리고 drop-casting(DC) 방식을 적용하였다. 특히 solution-shearing 방식으로 제작한 2EH-TIFDKT 기반의 박막 트랜지스터는 최대 0.12 cm2/V·s의 전자 이동도와 0.02 cm2/V·s의 정공 이동도를 보였다. AFM(atomic-force microscope)과 XRD(X-ray diffraction) 측정을 통해서 이러한 우수한 성능의 원인을 분석하였다. 또한 oligo- thiophene 구조에 BODIPY(4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s- indacene) 구조의 side chain을 결합시킨 유기 반도체 물질을 합성하여 용액 공정을 통하여 박막 트랜지스터를 제작한 결과 기존에 보고된 결과보다 우수한 0.01 cm2/V·s 수준의 전자 이동도를 확인할 수 있었으며 유기 반도체 박막은 micro-fiber 구조를 가지는 것을 SEM(scanning electron microscope) 이미지 분석을 통해 확인할 수 있었다. BODIPY 기반 유기 반도체 박막 또한 XRD와 AFM 분석을 통하여 결정성과 표면 morphology를 확인하였다. 이러한 연구 결과를 통해서 새로 합성된 유기 반도체 물질들이 용액 공정으로 유기 박막 트랜지스터로 제작되었을 때 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있어 추후에 용액 공정을 통하여 유기 반도체 물질을 사용하여 개발하는 CMOS 회로와 유연 기판에의 적용, 다양한 센서로의 활용연구에 도움이 될 것이다.
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