펜타센 수준 n형 유기 FET 개발
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Hiroshima대학, 티에노키노이드 골격 저분자 가용화 … 이동 뛰어나 일본에서 액정 프로세스가 가능하고, 대기 안정성, 고전자이동도 등 다수의 특성을 겸비한 펜타센과 동등한 수준의 n형 유기반도체가 개발됐다.Hiroshima대학 대학원 공과연구과 Takinomiya교수팀은 저분자소재의 구조를 검토한 결과 티에노키노이드 골격을 보유한 저분자계의 가용화에 매우 유효하다는 것을 발견했다. 가용기인 알콕시기(Alkoxyl Group)의 이동도는 Vs당 0.1㎠를 넘어설 뿐만 아니라 n형 전계효과형 트랜지스터(FET)는 대기중에서 구동이 가능하며 세계적으로 소수인 n형의 고성능 도포형 소재인 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 앞으로 CMOS(상보형 금속산화막 반도체) 구조의 유기소자화로도 채용될 것으로 예상된다. 유기 트랜지스터 TFT소자의 캐리어 이동도는 펜타센 증착박막을 이용한 p형소자가 Vs당 0.1-1㎠로 아몰퍼스 실리콘과 동등한 수준까지 향상했고 일부에서는 실용화 수준에 들어선 것으로 추측되고 있다. 하지만, 펜타센은 1g당 3만엔으로 고가이면서 공기와 접촉하면 급속히 열화하는 등 안정성에 대한 문제가 제기됐다. 유기 트랜지스터는 펜타센 이외의 고성능 소재가 적고, 특히 용액 프로세스 소재와 n형 소재가 거의 없는 등 많은 과제가 있었다. 고성능 유기 TFT를 산업에 응용하기 위해서는 용액 프로세스인 캐스트 공법, 스핀코트 공법 등에 의한 디바이스 제작이 관건으로 용액 프로세스 이용이 가능하며 고성능 신소재 개발이 요구됐다. Takinomiya 교수팀은 <용액>, <n형>의 저분자소재가 티에노키노이드 골격을 보유한 저분자계의 가용화가 매우 유효함을 발견했다. 가용기인 알콕시의 이동도는 0.1㎠를 넘어설 뿐만 아니라 n형 FER는 대기에서 구동할 수 있는 등 다수의 뛰어난 특성을 겸비한 소재인 것으로 나타났다. 연구팀은 p형 증착계 소재 개발을 통해 FET 소재의 이동도가 1.0㎠를 넘어서는 소재 3종류를 개발했다. 특히, 디페닐 티에노벤조티오펜(DPh-BTBT)는 대기 측정에서 이동도가 1.0㎠ 이상으로 on/off비가 109에 달하는 세계 최고수준의 신소재로 부상했다. DPh-BTBT는 Nippon Kayaku와 공동으로 고순도제품의 샘플출하에 들어갔다. 또 DPh-BTBT의 화학적 성질과 전기적 특성을 분자과학적으로 분석해 개발한 DNTT는 이동도가 2.9㎠로 뛰어났다. 증착계 최고의 이동도를 보유한 DNTT는 소재 자체의 화학적 안정성, 디바이스의 전기적 안정성도 뛰어나 포스트 펜타센으로 기대되고 있다. <화학저널 2008/10/01> |
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