Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), one of the most successful conducting polymers in the market place, has been attracting much interest because of its excellent environmental stability, high conductivity and transparency in thin, oxidized state. Since PEDOT was first synthesized in early 1990s by Jonas et al., many studies on PEDOT have been done to solve its insoluble property in any organic solvents and to extend its application fields[1]. (omitted)
산화제를 이용 기상중합법을 통해 합성되는 고전도도 Poly (3,4-Ethylenedioxythiophene)(PEDOT) 박막은 OTFT, RFID tag, 또는 연성 디스플레이 같은 분야에 다양한 응용 가능성을 가지고 있으며 이로 인해 최근에 연구가 활발히 진행되고 있다. PEDOT박막의 전극소재로써 가능성은 박막의 중합 정도와 표면 형상에 크게 좌우된다. 특히, Si-웨이퍼 기판 위에 산화제의 균일한 도포 및 산화제 자체의 높은 산도 ($pH{\leq}2$)에 따른 부반응의 억제는 기상중합법을 이용한 PEDOT박막의 합성에 있어 매우 중요하다. PEDOT의 효율적인 중합과 균일한 성장을 위해 산화제에 DUDO 와 PEG-PPG-PEG를 첨가한 혼합 산화제 용액을 제조 기상중합 방법을 통해 PEDOT박막을 제작하였다. 그 결과 산화제만을 사용하여 제작된 박막에 비해 전도도가 최대 3,660 S/cm로 향상된 PEDOT 박막이 합성되었다. 이러한 결과는 PEG-PPG-PEG가 산화제 용액의 균일 도포를 향상시키고 Base Inhibitor로 작용하는 DUDO는 PEDOT 성장 시 중합속도를 조절하고 부반응을 최소화 하여 효율적인 공액 이중 결합의 생성을 촉진한데 주로 기인한다. 따라서 그로인해 조밀하며 마이크로 스케일의 기공이 최소화된 PEDOT박막의 합성이 가능하였다. PEDOT박막의 특성 평가에는 4-point probe, optical microscopy, Field Emission-Scanning Electron Microscope, 등이 사용되었으며 또한 전도도의 향상 원인을 분석하고자 ATR-IR Spectrophotometer를 이용하여 합성된 박막의 작용기를 분석하였다. 이러한 고전도도의 PEDOT 박막이 OTFT의 전극소재로 사용된다면 OTFT소자의 성능 향상에 크게 기여 할 것으로 기대된다.
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) / poly(1-vinyl-3-ethylimidazolium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide) (poly(ViEtIm $^+TFSI^-$) complex was prepared for organic solvent dispersible conductive nano particles. By molar ratio, PEDOT / poly(ViEtIm $^+TFSI^-$) complex was polymerized and dispersed in propylene carbonate by 1 wt%. The maximum conductivity of the complexes was $1.2\times10^{-1}$ S/cm.
In this study, in order to investigate how consecutive treatments of glass surface with HF acid and water vapor/Ar plasma affect the quality of 3-aminopropyltriethoxysilane self-assembled monolayer (APS-SAM), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) thin films were vapor phase-polymerized immediately after spin coating of FeCl3 and poly-urethane diol-mixed oxidant solution on the monolayer surfaces prepared at various treatment conditions. For the film characterization, various poweful tools were used, e.g., FE-SEM, an optical microscope, four point probe, and a contact angle analyzer. The characterization revealed that HF treatment is not desirable for the synthesis of a high quality PEDOT thin film via vapor phase polymerization method. Rather, sole treatment with plasma noticeably improved the quality of APS-SAM on glass surface. As a result, a highly dense and smooth PEDOT thin film was grown on uniform oxidant film-coated APS monolayer surface.
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)은 높은 전기 전도도, 광학적 투과성 및 좋은 화학적 안정성을 가지고 있는 반면 낮은 물리화학적 물성을 가지고 있다. 본 연구의 목적으로 PEDOT의 내용제성 및 필름경도와 같은 물리화학적 특성을 향상시키고자 하였다. 음이온성 수성폴리우레탄(WPU)이 가지는 카르복실기는 아지리딘 존재 하에서 효과적인 가교반응이 일어나 물리화학적 특성이 개선된 WPU/PEDOT 혼성 전도성 박막을 제조할 수 있다. 다양한 WPU 및 고형분 함량별로 WPU/PEDOT 유기-유기 혼성 박막을 제조하여 전기적/물리화학적 특성을 비교하였다. 고형분 함량이 증가할수록 투과율과 표면저항은 감소하였다. WPU/PEDOT 혼성 전도성 박막의 연필경도와 내용제성이 WPU가 가지는 카르복실기의 가교반응에 인해 효과적으로 증가하였다.
Iron(III)p-toluenesulfonate를 개시제로 한 3,4-ethylenedioxyaiophene(EDOT)의 중합과정시 여러 가지 유기용매를 첨가했을 때 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)의 전하이동특성이 어떻게 변하는지에 대해 연구하였다. 첨가한 유기용매의 종류는 MeOH, EtOH등의 알콜류와 Acetone, MEK등의 케톤류였으며, 직류 전기전도도 측정시 280 K에서 전도도는 MeOH를 첨가한 시료가 19.5 S/cm로 가장 높았으며, MEK를 첨가한 시료는 $2.2{\times}10^{-9}$S/cm로 각기 다른 전도도를 나타내었다. 유기용매 첨가에 따른 전기전도도의 변화를 설명하기 위해 X-ray diffraction(XRD)를 통한 PEDOT의 구조적 변화를 관찰하였으며, 알콜류를 첨가했을 경우 결정화도가 증가하는 반면, 케톤류의 유기용매를 첨가했을 경우에는 무정형 구조를 가지는 것을 관찰하였다. 또한 X-ray photoelectron spectoscopyocpy(XPS)를 이용하여 S(2p) 피크를 분석한 결과 케톤류를 첨가한 시료의 경우 다른 시료에 비해 도핑레벨이 매우 낮음을 관찰하였다. 이는 유기용매와 PEDOT의 상대이온인 p-toluenesulfonate와의 상호작용으로 인한 것으로 중합시 유기용매의 첨가에 따라 PEDOT의 도핑효율 및 구조가 변화하고 결과적으로 전기전도도가 변화하는 것을 확인하였다.
전도성 고분자인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate) (PEDOT/PSS)의 투명한 필름을 제조하기 위해서는 바인더의 사용이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 poly(vinyl alcohol) (PVA), poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) 및 PSS를 바인더로서 검토하여 그 특성을 비교하였다. PEDOT/PSS 필름의 형성 여부는 기본적으로 바인더를 포함하는 코팅액의 표면장력 값에 의존하였다. PSS 또는 PVP를 바인더로 사용하였을 때는 필름이 형성되지 않거나 필름이 기재로 부터 쉽게 박리되는 현상이 나타났다. 그러나 PVA를 단독으로 사용하거나 또는 PSS 및 PVP를 PVA와 혼합하여 사용하면 투명하며 균일한 표면저항 값을 나타내는 대전방지 필름을 얻을 수 있었다. 필름의 접착력 및 장기 보관 안정성 등을 종합적으로 판단하면, PEDOT/PSS의 대전방지용 필름을 제조하기 위한 바인더로서는 PVA와 PSS의 혼합물이 최적인 것으로 나타났다.
Selective vapor deposition of conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), thin films has been carried out on self assembled monolayers patterned oxide substrate. Since the 3,4-ethylenedioxythiophene(EDOT) monomer can be polymerized only in the presence of oxidant such as $FeCl_3$, the PEDOT thin film is selectively deposited on patterned $FeCl_3$, which only adsorbs on the partly removed SAMs region due to the inability of $FeCl_3$ to adsorb on SAMs. Therefore, the partly removed SAMs can act as an adsorption layer for the $FeCl_3$ and also as a glue layer for the deposition of PEDOT, resulting in the significantly increased adhesion of PEDOT to $SiO_2$ substrate. The use of UV lithography and Cr patterned quartz mask provided the formation of SAMs patterns on oxide substrates, which allowed for the selective deposition of conductive PEDOT thin films.$^{oo}The$ new process was successfully developed for the selective deposition of PEDOT thin films on SAMs patterned oxide substrate, providing a new way for the patterning of vapor phase deposition of PEDOT thin films with accurate alignment and addressing the inherent adhesion issues between PEDOT and dielectrics.
Lee, Bo H.;Cho, Yeon H.;Shin, Hyun-Jung;Kim, Jin-Yeol;Lee, Jae-gab;Lee, Hai-won ;Sung, Myung M.
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제27권10호
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pp.1633-1637
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2006
We demonstrate a selective vapor-phase deposition of conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) thin films on patterned $FeCl_3$. The PEDOT thin films were grown on various substrates by using the vapor-phase polymerization of ethylenedioxythiophene (EDOT) with $FeCl_3$ catalytic layers at 325 K. The selective deposition of the PEDOT thin films using vapor-phase polymerization was accomplished with patterned $FeCl_3$ layers as templates. Microcontact printing was done to prepare patterned $FeCl_3$ on polyethyleneterephthalate (PET) substrates. The selective vapor-phase deposition is based on the fact that the PEDOT thin films are selectively deposited only on the regions exposing $FeCl_3$ of the PET substrates, because the EDOT monomer can be polymerized only in the presence of oxidants, such as $FeCl_3$, Fe($CIO_4$), and iron(II) salts of organic acids/inorganic acids containing organic radicals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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