전이금속을 도핑한 SnO2 전자수송층(ETL)을 사용한 유기 포토디텍터의 제작 및 광전기적 특성 분석에 관한 연구
Studies on the fabrication and electrical interface characteristics analysis of organic photodetector using metal-doped tin oxide electron transport layer
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 오세용
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- UCI I804:11029-000000065946
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
포토디텍터란 광 신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꿔주는 소자를 말하며, 다양한 파장대의 빛을 검출하여 헬스케어, 모션 인식 등 많은 분야에서 활용되고 있다. 또한 포토디텍터는 이미지 센서의 핵심 부품으로 4차산업 시대의 도래에 따라 활용도가 더욱 증가하고 있다. 그러나 현재 대부분의 포토디텍터는 무기물을 기반으로 하고 있기 때문에 두껍고 유연하지 못하다는 단점이 있다. 최근 이러한 무기물을 대체하고자 유기물 기반의 포토디텍터에 대한 연구가 진행되고 있다. 유기물 기반의 포토디텍터는 얇은 두께로도 제작이 가능하며, 유연한 소자로의 적용이 가능하여 앞으로의 활용 가능성을 높이고 있다. 본 연구에서는 유기 포토디텍터의 문제점인 역전압에 의한 누설 전류를 제어하기 위한 신규 Hf-SnO2 전자수송층을 도입하였다. Hf 도핑 농도의 최적화를 통해 소자의 on-off ratio가 가장 크게 나타난 2 wt%의 도핑 농도를 최적점으로 선정하였고, SnO2 소자와의 성능을 비교하였다. Zr 도펀트를 사용한 SnO2 박막의 경우 표면 morphology 및 계면 저항의 개선이 크게 나타나지 않았지만, Hf 도펀트를 사용한 SnO2 소자의 경우 박막 표면 morphology의 개선 및 미세 계면 저항의 제어가 확인되었으며 이로 인해 Hf-SnO2의 전자수송층으로의 적용 가능성을 확인하였다. 또한 저온 연소반응을 이용하여 박막을 제작하였기 때문에 유연 소자로의 제작이 가능하여 앞으로 여러 분야에의 적용 가능성을 보였다.
more초록/요약
A photodetector refers to a device that detects an optical signal and converts it into an electrical signal, and is used in many fields such as health care and motion recognition by detecting light of a wide wavelength. In addition, photodetectors are a core component of image sensors, and their utilization is increasing with the advent of the 4th industrial revolution. However, since most photodetectors are made of inorganic materials, they have a disadvantage that they are thick and not flexible. Recently, research on organic material-based photodetectors have been conducted to replace these inorganic materials. The organic material-based photodetector can be manufactured with a thin thickness and can be applied as a flexible device, increasing the possibility of future use. In this study, a novel Hf-SnO2 electron transport layer was introduced to control leakage current due to reverse voltage, which is a problem of organic photodetectors. Through the optimization of the Hf doping concentration, the doping concentration of 2wt%, which showed the largest on-off ratio of the device, was selected as the optimal point, and the performance of the SnO2 device was compared. In the case of the SnO2 thin film using Zr dopant, the surface morphology and interface resistance were not significantly improved, but in the case of the SnO2 device using the Hf dopant, the improvement of the thin film surface morphology and control of the micro interface resistance were confirmed. In addition, since the thin film was fabricated using a low-temperature combustion method, it was possible to fabricate it as a flexible device, showing the possibility of application to various fields in the future.
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