ITO가 코팅된 유리 기판 위에 플라즈마 중합법으로 styrene 고분자 박막을 제작하고 상부 전극을 진공 열증착법으로 제작된 Au 박막으로 한 MIM (metal-insulator-metal) 소자를 제작하였다. 또한, 플라즈마 중합된 styrene 고분자 박막을 유기 절연박막으로 하고 진공열증착법으로 pentacene 유기반도체 박막을 제작하여 유기 MIS (metal-insulator-semiconductor) 소자를 제작하였다. 플라즈마 중합법으로 제작된 styrene (ppS; plasma polymerized styrene) 고분자 박막은 styrene 단량체(모노머) 고유의 특성을 유지하면서 고분자 박막을 형성함을 확인하였으며, 통상적인 중합법으로 제작된 고분자 박막 대비 k=3.7의 높은 유전상수 값을 보였다. MIM 및 MIS 소자의 I-V 및 C-V 측정을 통하여 ppS 고분자 박막은 전계강도 $1MVcm^{-1}$에서 전류밀도 $1{\times}10^{-8}Acm^{-2}$ 수준의 낮은 누설전류를 보이고 히스테리시스가 거의 없는 우수한 절연체 박막임이 판명되었다. 결과적으로 유기박막 트랜지스터 및 유기 메모리 등 플렉서블 유기전자소자용 절연체 박막으로의 응용이 기대된다.
전기전자산업에 유기분자집합체에 대한 전자 device적 기능을 갖게 하는 초전막형성 기술의 하나로서 LB막이 이용되게 된다. 10여년전에 만들어 대기중에 방치되었던 Langmuir Blodgett(LB) 초전막 시료에 대해서 MIM구조소자에 전하가 발생하는 특성을 검토하였다.그 결과 LB막이 무극성일 때는 상하부전극을 동일 금속으로 하면 전압이 발생하지 않고, 서로 다른 금속전극으로 할 때는 전압이 발생하였는데 양전극금속의 일함수값의 차가 클수록 발생전압이 높았고 LB막이 유극성일때는 동일 전극이라도 전압이 발생하였다.따라서 LB초전막의 MIM 소자에서 발생하는 전하는 단순한 화학작용에 의한 것이 아니고양전극 금속의 일함수와 극성에 관계가 있다고 생각된다.
유기 박막트랜지스터 (OTFT)를 제작하기 위하여 게이트 절연막으로서 PVP 계통의 유기막을 갖는 MIM(metal-insulator-metal)구조의 유기 절연층 소자를 제작하였다. 유기 절연층의 형은 ITO/Glass 기판위에 polyvinyl 계열의 PVP(poly-4-vinylphenol)를 용질로, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)를 용매로 사용하여 co-polymer PVP를 제조하였다. 또한 열경화성 수지인 poly(melamine-co-formaldehyde)를 경화제로 사용하여 cross-linked PVP 절연막을 합성하였다. 유기 절연층의 전기적 특성은 co-polymer PVP 소자에 비해 cross-link 방식으로 제조된 소자에서 약 300 pA의 낮은 누설전류와 상대적으로 낮은 잡음전류의 특성을 나타내었다. 또한 cross-linked PVP 절연막에서 보다 양호한 표면형상 (거칠기)이 관찰되었으며 정전용량 값은 약 0.11${\~}$0.18 nF의 값을 나타내었다.
전기 전자 소자를 제작하는 방법으로 Langmuir-Boldgett(LB)법이 많은 관심을 받고 있다. 수면위에 형성된 단분자막을 압축 또는 확장하면, 분자가 배향하는 과정에서 맥스웰 변위전류(MDC)가 흐른다. MDC는 전속밀도의 변화에 기인해서 흐르므로 MDC를 측정하는 것에 의해 분자의 동적 거동 관찰할 수 있다. 단분자막을 압축하는 속도와 분자면적은 서로 선형적인 관계를 갖고 있다. 본 연구에서는 압축속도를 30, 40, 50mm/min으로 달리하여 단분자막의 동적 거동을 관찰하였으며 LB법을 이용하여 Arachidic acid 단분자를 slide glass 위에 Y-type으로 9$\sim$21층의 다층막을 누적하여 Au/Arachidic acid/Al 소자를 제작하였다. 또한 Metal-Insulator-Metal(MIM) 소자의 I-V 특성을 측정하여 전극간의 거리가 커질수록 절연특성이 좋아짐을 확인하였다.
휨성 유기박막트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)를 제작하기 위하여 게이트 절연막으로 PVP(poly-4-vinylphenol) 유기막을 이용하여 MIM (metal-insulator-metal) 구조의 캐패시터 소자를 제작하였다. 유기 절연층의 형성은 Al/PES (polyethersulfone) 기판과 ITO/Glass 기판 위에 PVP를 용질로, PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate)를 용매로 사용하였다 또한 열경화성 수지인 poly(melamine-co-(ormaldehyde)를 사용하여 cross-linked PVP 절연막을 합성하여 스핀코팅법으로 소자를 형성하였다. 제작된 소자에 대해 절연막 두께와 기판 종류에 따른 전기적 특성을 조사한 결과 Al/PES 기판을 사용하였을때 누설전류는 1.3 nA로 ITO/glass 기판을 사용했을때의 27.5 nA보다 크게 개선되었다. 또한 제작된 모든 캐패시터 소자의 정전용량은 $1.0{\sim}1.2nF/cm^2$ 범위로 나타났으며 계산값과 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
유기박막트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)의 게이트 절연막으로 PVP(poly-4-vinylphenol) 물질을 이용하여 MIM (metal-insulator-metal) 구조의 캐패시터 소자를 제작하였다. 유기 절연층의 형성은 ITO/Glass 기판 위에 PVP를 용질로, PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate)를 용매로 사용하였다. 또한 열경화성 수지인 poly(melamine-co-formaldehyde)를 사용하여 cross-linked PVP 절연막을 합성하여 스핀코팅법으로 소자를 형성하였다. 제작된 소자에 대해 절연막 두께에 따른 전기적 특성을 조사한 결과 300 nm 에서 500 nm로 두께가 증가할수록 누설전류는 10.69 nA 에서 0.1 nA 로 크게 감소하였다. 또한 캐패시터 소자의 정전용량은 300 nm 의 두께에서 1.05 nF 으로 500 nm 의 두께에서의 0.65 nF 과 비교하여 보다 양호한 특성이 나타났다.
본 논문에서는 인지질 단분자인 DMPC 유기초박막에 압력 자극을 이용하여 표면압과 변위전류의 검출에 따른 유전 완화현상에 대한 물리적 특성 평가를 하였다. 유기초박막에서 약간의 유전 완화 시간이 소요되었는데 이는 분자 영역에 의존한다는 사실을 알 수 있었다. 또한, 유기박막의 누적 조건에 의해 제작된 MIM 소자에 전압을 인가시, LB막의 누적층수가 증가 할수록 저항이 증가한다는 것을 알 수 있었는데 이는 유기초박막의 층수가 증가하여 전극간의 거리가 멀어질수록 더 높은 전계에서도 파괴되지 않는 절연특성이 나타남을 알 수 있었으며 나노단위의 유기초박막의 비교적 양호한 절연성을 확인, 제시 하였다.
PMMA (polymethyl metha crylate) 유기막의 농도별 최적화를 위하여 1, 2, 4, 6, 8 wt.%의 PMMA 농도별로 Al/PMMA/ITO/Glass 구조의 MIM (metal- insulator-metal) 캐패시터 소자를 제작하였다. 유기 절연층의 형성은 ITO/Glass 기판 위에 PMMA를 용질로, Anisle을 용매로 사용하여 스핀코팅법으로 소자를 형성하였다. 제작된 소자에 대해 농도에 따른 전기적 특성을 조사한 결과 누설전류는 2wt.% 농도의 PMMA로 제작된 소자에서 0.3 pA로 가장 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 동일한 PMMA 농도로 제작된 캐패시터 소자의 정전용량은 1.2 nF으로 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었으며, 계산된 값과 매우 유사한 값을 얻을 수 있었다.
Maxwell displacement current (MDC) measurement has been employed to study the dielectric property of Langmuir-films. MDC flowing across monolayers is analyzed using a rod-like molecular model. LB layers of Arachidic acid deposited by LB method were deposited onto slide glass as Y-type film. The structure of manufactured device is Au/Arachidic acid/Al, the number of accumulated layers are $3{\sim}9$. Also, we then examined of the MIM device by means of I-V. The I-V characteristic of the device is measured from -3 to +3[V].
In this paper, we discuss the electrical properties of self-assembled (2'-amino-4,4-di(ethynylphenyl)-5'-nitro-l-(thioacetyl)benzene), which has been well known as a conducting molecule having possible application to molecular level NDR device. The phenomenon of negative differential resistance (NDR) is characterized by decreasing current through a junction at increasing voltage. also fabrication of MIM-type molecular electronic and the Molecular Level Using Scanning Tunneling Microscopy
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[게시일 2004년 10월 1일]
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