양조폐곡물 기반 친환경 절연체를 활용한 저전압 유기 전계 효과 트랜지스터 개발
Brewers’ Spent Grain (BSG)-based Green Dielectric Materials for Low-Voltage Operating Solution-Processed Organic Field-Effect Transistors
- 주제어 (키워드) 유기 전계 효과 트랜지스터 , 용액공정 , 절연체 , 양조폐곡물 , Organic field-effect transistor , solution process , dielectric , brewers spent grain
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김충익
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069917
- UCI I804:11029-000000069917
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
본 연구에서는 양조폐곡물을 유기 전계 효과 트랜지스터의 절연체로 활용하여 저전압 구동이 가능한 용액공정 기반의 박막트랜지스터를 제작하였다. 양조폐곡물의 주요 구성성분인 아라비노실란과 베타클루칸이 절연체로 활용되었으며 우수한 유전 특성을 보였다. 추가적으로, 우수한 절연성을 확보하기 위해 졸-겔 공법으로 형성된 알루미나를 양조폐곡물과 함께 사용하여 하이브리드 유/무기 절연 박막을 제작했으며 약 90 nF cm-2의 높은 단위면적당 정전용량을 보였다. 소자 제작 과정에 기존 독성 용매를 대신하여 친환경 용매가 사용되었으며 최종적으로 완성된 2-decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (Ph-BTBT-C10) 기반의 유기 전계 효과 트랜지스터는 5 V 미만의 구동전압에서 최대 2.30 cm^2 V-1s-1의 전하이동도를 보였다.
more초록 (요약문)
In this work, low-voltage solution-processed organic field-effect transistors (OFETs) utilizing biocompatible brewers’ spent grain (BSG), a major by-product of the brewing industry, as the gate dielectric are reported. Specifically, arabinoxylan (AX) and mixed linkage (1-3,1-4)-beta-D-glucan (BG), two most abundant polysaccharides in BSG, were employed and exhibited decent dielectric properties. To ensure good insulating properties, sol-gel-derived alumina was used with BSG (AX or BG) to fabricate hybrid organic/inorganic dielectrics, resulting in a high areal capacitance of ~90 nF cm-2. Green solvents instead of conventional toxic solvents were used in forming dielectric and semiconducting films for the fabrication of OFETs and the resulting devices based on 2-decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (Ph-BTBT-C10) with BSG/alumina hybrid bilayer dielectrics exhibited the maximum hole mobility of 2.30 cm^2 V-1s-1 at an operating voltage of < 5 V.
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