This paper focuses on improving organic thin film transistor (OTFT) characteristics by controlling the self-organization of pentacene molecules with an alignable high-dielectric-constant film. The process, based on the growth of pentacene film through high-vacuum sublimation, is a method of self-organization using ion-beam (IB) bombardment of the $HfO_2/Al_2O_3$ surface used as the gate dielectric layer. X-ray photoelectron spectroscopy indicates that the IB raises the rate of the structural anisotropy of the $HfO_2/Al_2O_3$film, and X-ray diffraction patterns show the possibility of increasing the anisotropy to create the self-organization of pentacene molecules in the first polarized monolayer. An effective mobility of $2.3{\times}10^{-3}cm^2V^{-1}s^{-1}$ was achieved, which is significantly different from that of pentacene films that are not aligned. The proposed OTFT devices with an ultrathin $HfO_2$ structure as the gate dielectric layer were operated at a gate voltage lower than 5 V.
한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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pp.1638-1641
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2008
We have investigated the effectiveness of a gravure printing method for the fabrication of organic light-emitting diode (OLED) and Organic Thin Film Transistor (OTFT). Printing of the organic layers was performed with a small-scale gravure coating machine, while the metallic layers were vacuum-evaporated. Devices with gravure-printed layers are at least comparable with the spin-coated devices. Effects of the solvent formulation and surface energy mismatch between the organic layer materials on the printed patterns and device performance were discussed. We will present the initial design and experimental data of OTFT fabricated by roll-type soft contact transfer process.
최근 관심의 대상이 되고 있는 유기박막트랜지스터 (Organic Thin Film Transisto., OTFT)는 현재 사용되고 있는 무기물 트랜지스터에 비해 가볍고 낮은 공정 온도와 가격으로 인하여 대면적 LCD, EL, smart card의 능동구동소자로서 적용이 가능하다고 알려져 있다[1,2]. 하지만 현재 연구되고 있는 단분자 유기물을 사용한 OTFT는 비교적 높은 온도에서 소자의 각 구성요소를 증착해야 되므로 여전히 복잡한 공정이 필요하며, 활성층으로 쓰이는 유기물과 금속전극의 계면문제로 전기적 특성이 떨어진다[3]. (중략)
유기 박막 트랜지스터 (OTFT) 백플레인을 이용한 유연한 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이가 연구되고 있다. OLED 디스플레이의 구동을 위해서 게이트 드라이버가 필요하다. 저온, 저비용 및 대 면적 인쇄 프로세스를 사용하는 디스플레이 패널의 내장형 게이트 드라이버는 제조비용을 줄이고 모듈 구조를 단순화한다. 이 논문에서는 유연한 OLED 디스플레이 패널의 내장형 게이트 드라이버 제작을 위하여 OTFT를 사용한 의사 CMOS (pseudo complementary metal oxide semiconductor) 로직 게이트를 구현한다. 잉크젯 인쇄형 OTFT 및 디스플레이와 동일한 프로세스를 사용하여 유연한 플라스틱 기판 상에 의사 CMOS 로직 게이트가 설계 및 제작되며, 논리 게이트의 동작은 측정 실험에 의해 확인된다. 최대 1 kHz의 입력 신호 주파수에서 의사 CMOS 인버터의 동작 결과를 통하여 내장형 게이트 드라이버의 구현 가능성을 확인하였다.
Jo, Jeong-Dai;Choi, Ju-Hyuk;Kim, Kwang-Young;Lee, Eung-Sug;Esashi, Masayoshi
한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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한국정보디스플레이학회 2006년도 6th International Meeting on Information Display
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pp.186-189
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2006
The flexible organic thin film transistor (OTFT) array to use as a switching device for an organic light emitting diode (OLED) was designed and fabricated in the microcontact printing and room temperature process. The gate, source, and drain electrode patterns of OTFT were fabricated by microcontact printing process. The OTFT array with dielectric layer and organic active semiconductor layer formed at room temperature or at a temperature lower than $40^{\circ}C$. The microcontact printing process using SAM and PDMS stamp made it possible to fabricate OTFT arrays with channel lengths down to even submicron size, and reduced the fabrication process by 10 steps compared with photolithography. Since the process was done in room temperature, there was no pattern shrinkage, transformation, and bending problem appeared. Also, it was possible to improve electric field mobility, to decrease contact resistance, to increase close packing of molecules by SAM, and to reduce threshold voltage by using a big dielectric.
Oxide TFT (thin film transistor) active channel layer에 대한 저온 열처리 공정은 투명하고 flexibility을 기반으로하는 display 산업과 AMOLED (active matrix organic light emitting diode) 분야 등 다양한 분야에서 필요로 하는 기술로서 많은 연구가 이루어지고 있다. 과거 active layer는 ALD (atomic layer deposition), CVD (chemical vapor deposition), pulse laser deposition, radio frequency-dc (RF-dc) magnetron sputtering 등과 같은 고가의 진공 장비를 이용하여 증착 되어져 왔으나 현재에는 진공 장비 없이 spin-coating 후 열처리 하는 저가의 공정이 주로 연구되어 지고 있다. Flexible 기판들은 일반적인 OTFT (oxide thin films Transistor)에 적용되는 열처리 온도로 공정 진행시 열에 의한 기판의 손상이 발생한다. Flexible substrate의 열에 의한 기판 손상을 막기 위해 저온 열처리 공정이 연구되고 있지만 기존 열처리와 비교하여 소자의 특성 저하가 동반 되었다. 본 연구에서는 Si 기판위에 SiO2 (100)를 절연층으로 증착하고 그 위에 IZO (indium zinc oxide) solution을 spin-coating 한뒤 $250^{\circ}C$ 이하의 온도에서 열처리하였다. 저온 공정으로 인하여 소자의 특성 저하가 동반 되었으므로 소자의 저하된 특성 복원하고자 post-treatment로 고가의 진공장비가 필요 없고 roll-to roll system 적용이 수월한 remote-type의 APP (atmospheric pressure plasma) 처리를 하였다. Post-treatment로 APP를 이용하여 $250^{\circ}C$ 이하에서 소자에 적용 가능한 on/off ratio를 얻을 수 있었다.
Pentacene channel OTFT(organic thin film transistor)을 SiOC 절연박막 위에서 film by thermal evaporation 방법을 이용하여 성장시켰다. CVD 방법으로 증착시킨 SiOC 절연막은 조성비에 따라 특성이 달라지므로 절연막 위에서의 펜타센의 화학적 반응을 조사하기 위해서 inorganic-type인 $O_2/(BTMSM\;+\;O_2)$ = 0.5의 비율을 갖는 SiOC 박막을 사용하였다. 팬타센 분자의 말단에서 SiOC 표면에서 Diels-Alder 반응에 의한 이중결합이 깨어지면서 안정된 성장을 하지만 온도가 높아감에 따라 표면에서의 $SN_2$(bimolecular nucleophilic substitution) 반응과 연쇄적인 화학반응에 의해 팬타센의 성장을 방해하는 것으로 나타났다.
본 연구는 각각 다른 증착 속도로 제작된 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)의 전하 이동도와 문턱 전압을 측정하여 전기적 성질을 분석했다. OTFT의 활성층으로, 펜타센 (pentacene)을 $0.05{\AA}/s{\sim}1.14{\AA}/s$의 증착 속도에 따라 50 nm의 두께로 진공 열 증착했다. 드레인-소스 전극은 금 (Au)을 50 nm의 두께로 증착했다. 펜타센 증착 속도가 $0.05{\AA}/s$일 때 전하 이동도는 $1.9{\times}10^{-1}cm^2/V{\cdot}s$였고, 증착 속도가 $0.4{\AA}/s$로 증가함에 따라 전하 이동도는 $5.2{\times}10^{-1}cm^2/V{\cdot}s$로 증가했으며, 증착 속도가 $1.14{\AA}/s$로 증가함에 따라 전하 이동도는 $6.5{\times}10^{-1}cm^2/V{\cdot}s$로 감소했다. 따라서, 펜타센기반의 OTFT의 전하 이동도는 열 증착 속도에 의존함을 관측하였다.
Kim, Sung-Hoon;Lee, Sun-Hee;Han, Seung-Hoon;Choi, Min-Hee;Jeong, Yong-Bin;Jang, Jin
한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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pp.64-66
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2009
We obtained high performance of n-type organic thin film transistors (OTFTs) using a solution process. N, N' bis-(octyl-)-dicyanoperylene-3,4:9,10-bis(dicarboximide) (PDI-$8CN_2$) in ambient air. Low work function interlayer on source/drain is needed to enhance the electron injection to low LUMO level of n-type organic semiconductor. By using self-assembled monolayer (SAM) the field-effect mobility of 0.33 $cm^2$/Vs was achieved.
한국정보디스플레이학회 2002년도 International Meeting on Information Display
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pp.777-779
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2002
We report the performance of pentacene-based organic thin film transistors (OTFT) with PMMA (polymethyl methacrylate) as the gate insulator which was spin-coated on the ITO (indium tin oxide) glass substrate which was used as the gate contact. The pentacene thin film was deposited on the PMMA film and then Au source/drain contacts were deposited through shadow mask. The pentacene film shows better molecular ordering on PMMA compared with $SiO_2$ of Si wafer. The devices exhibited the field effect mobility of ${\sim}0.004cm^2$/Vs and on/off current ratio of ${\sim}10^3$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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