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KR101867873B1 - Method for preparing organic semiconductor thin film and method for fabricating organic field-effect transistor comprising the same - Google Patents

Method for preparing organic semiconductor thin film and method for fabricating organic field-effect transistor comprising the same Download PDF

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KR101867873B1
KR101867873B1 KR1020170126384A KR20170126384A KR101867873B1 KR 101867873 B1 KR101867873 B1 KR 101867873B1 KR 1020170126384 A KR1020170126384 A KR 1020170126384A KR 20170126384 A KR20170126384 A KR 20170126384A KR 101867873 B1 KR101867873 B1 KR 101867873B1
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Abstract

본 발명은 (a) 유기반도체가 용해된 유기반도체 용액을 준비하고, 상기 유기반도체 용액을 교반하는 시간을 조절함으로써 상기 유기반도체의 결정핵의 개수가 조절된 유기반도체 용액을 제조하는 단계; (b) 결정핵의 개수가 조절된 상기 유기반도체 용액을 기판 상에 코팅하여 유기반도체 용액/기판을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 유기반도체 용액/기판의 유기반도체 용액을 용매의 증기와 접촉시키고 상기 유기반도체 용액의 용매를 증발시켜 유기반도체 용액의 유기반도체를 결정화시킴으로써, 상기 결정핵을 중심으로부터 성장된 다수의 결정 그레인(crystal grain)이 서로 만나 형성된 응집 결정을 포함하는 유기반도체 박막을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 결정핵의 개수를 조절하여 상기 유기반도체 박막의 상기 응집 결정에 포함된 상기 결정 그레인의 크기(grain size)를 조절하는 것인, 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 유기반도체 박막의 제조방법은 유기반도체 용액의 교반 시간을 조절함으로써 유기반도체의 응집 개수를 조절하여, 유기반도체 박막의 결정입도를 조절시키고, 용액 공정을 적용할 수 있다. 또한, 결정입도가 큰 유기반도체 박막을 적용하여 전계효과 이동도가 향상된 유기전계효과 트랜지스터를 제공할 수 있다. (A) preparing an organic semiconductor solution in which the number of crystal nuclei of the organic semiconductor is controlled by preparing an organic semiconductor solution in which an organic semiconductor is dissolved and adjusting a time for stirring the organic semiconductor solution; (b) coating an organic semiconductor solution having a controlled number of crystal nuclei on a substrate to prepare an organic semiconductor solution / substrate; And (c) crystallizing the organic semiconductor of the organic semiconductor solution by bringing the organic semiconductor solution of the organic semiconductor solution / substrate into contact with the vapor of the solvent and evaporating the solvent of the organic semiconductor solution, thereby forming a plurality of A method of manufacturing an organic semiconductor thin film, comprising the steps of: preparing an organic semiconductor thin film including an aggregation crystal in which crystal grains are mutually formed; Wherein the grain size of the organic field effect transistor is controlled. The method for preparing an organic semiconductor thin film according to the present invention can control the grain size of the organic semiconductor thin film by controlling the agitation time of the organic semiconductor solution by controlling the agitation time of the organic semiconductor solution, and applying the solution process. Further, it is possible to provide an organic field effect transistor in which field effect mobility is improved by applying an organic semiconductor thin film having a large crystal grain size.

Description

유기반도체 박막의 제조방법 및 그를 포함하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법{METHOD FOR PREPARING ORGANIC SEMICONDUCTOR THIN FILM AND METHOD FOR FABRICATING ORGANIC FIELD-EFFECT TRANSISTOR COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing an organic semiconductor thin film, and a method of manufacturing an organic field effect transistor including the organic thin film. [0001] The present invention relates to a method of manufacturing an organic semiconductor thin film,

본 발명은 유기반도체 박막의 제조방법 및 그를 포함하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기반도체 용액의 교반 시간을 조절함으로써 유기반도체의 응집 개수를 조절할 수 있는 유기반도체 박막의 제조방법 및 그를 포함하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an organic semiconductor thin film and a method of manufacturing an organic field effect transistor including the same. More particularly, the present invention relates to an organic semiconductor thin film capable of controlling the number of organic semiconductors, And a method of manufacturing an organic field effect transistor including the same.

최근 10여 년간 반도체 성질을 띠는 유기 소재의 개발과 이를 이용한 다양한 응용 연구가 활발히 진행되어 왔다. 전자파 차폐막, 캐패시터, 유기 EL(electroluminescence) 디스플레이, 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor), 유기 태양 전지(organic solar cell), 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자 등 유기 반도체를 이용한 응용 연구의 영역은 계속해서 확장되고 있다. 그 중, 특히 유기 EL 분야는 일부가 상품화됨으로써 전자 분야에서도 유기물을 이용한 응용 연구를 활성화시키는 촉매제 역할을 하고 있다. 유기물질을 이용한 유기 박막 트랜지스터는 유기 EL용 능동 구동 소자에의 사용을 필두로 차세대 스마트 카드 등의 응용에도 기대된다. 또한, 플랙시블(flexible)한 전자 회로 기판이 미래 산업에 중요한 요소 기술이 될 것으로 예상되므로, 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 유기 박막 트랜지스터의 개발은 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 유기 박막 트랜지스터는 유기 반도체의 특성상 전하 이동도가 낮아 실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge) 등이 쓰이는 고속 소자에는 쓰일 수 없지만, 넓은 면적 위에 소자를 제작하거나 저온 공정이 필요하거나, 구부림이 필요한 경우 사용 가능하고, 특히 저가 공정이 가능하므로 유기 박막 트랜지스터는 유용하게 쓰일 수 있다. 플라스틱 기판 상에 구현된 유기 박막 트랜지스터는 구부림이 가능한 액정 표시 소자나 최근 큰 관심을 불러일으키고 있는 전자 종이(electronic paper) 및 유기 발광 소자의 구동에도 응용이 가능하다. 특히, 최근에 개발된 전자 종이는 전압 구동으로 높은 전하 이동도와 고속 스위칭 속도가 필요치 않은 표시 소자이고, 구부림이 가능한 대면적에 적용하기 유리한 기술이므로, 유기 박막 트랜지스터의 응용 가능성이 매우 높다. 최적의 유기 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 (a-Si:H) 소자의 성능을 능가할 정도로 우수한 특성을 나타내고 있다. In recent 10 years, development of organic materials with semiconducting properties and various application studies using them have been actively conducted. Applications of organic semiconductors such as electromagnetic wave shielding films, capacitors, organic electroluminescence displays, organic thin film transistors, organic solar cells, and memory devices using multiphoton absorption phenomena have continued It is expanding. In particular, the organic EL field has become part of the commercialization, thereby serving as a catalyst for activating application research using organic materials in the field of electronics. Organic thin film transistors using organic materials are expected to be applied to next generation smart cards and the like as well as to be used for active driving devices for organic EL. In addition, since flexible electronic circuit boards are expected to become important element technologies for future industries, development of organic thin film transistors capable of meeting these demands is becoming an important research field. Organic thin film transistors can not be used for high-speed devices such as silicon (Si) or germanium (Ge) because of their low charge mobility due to the nature of organic semiconductors. However, they are used when devices are manufactured over a large area, Organic thin film transistors can be useful, especially since low cost processes are possible. The organic thin film transistor implemented on a plastic substrate can be applied to driving a bendable liquid crystal display device or an electronic paper and an organic light emitting device which have recently attracted great interest. In particular, recently developed electronic paper is a display device which does not require a high charge mobility and a high speed switching speed due to voltage driving, and is an advantageous technology to be applied to a large area capable of bending, so that the application of the organic thin film transistor is very high. The optimal organic thin film transistor is superior to the amorphous silicon (a-Si: H) device.

펜타센은 유기물 반도체 소재 중에서 가장 큰 이동도 값 (2.1㎠/Vㆍsec)을 가지며, 108정도의 점멸률 (on/off current ratio)을 갖는다고 보고되고 있다. 점멸률은 능동구동형 디스플레이(active matrix display)에서는 픽셀 동작 소자(pixel-address device)에서 매우 중요한 특성 중 하나이다. 따라서, 펜타센을 이용한 유기 박막 트랜지스터는 응용가치는 매우 높다고 할 수 있다. 그러나 펜타센 자체는 용해성이 낮은 유기 물질이기 때문에 주로 진공 증착과 같은 건식 공정을 통해 유기 박막 트랜지스터에 이용되고 있다. 유기 물질을 증착하는 방법으로는 건식 공정이외에도 습식(용액) 공정이 있으며, 용액공정은 진공 장비를 사용하지 않아 공정 단가를 낮출 수 있고, 대면적 공정이 가능할 뿐만 아니라, 특히 잉크젯 프린팅법의 경우 물질 낭비의 최소화가 가능하다는 장점이 있기 때문에 유기 물질을 용액공정을 통해 유기 박막 트랜지스터에 응용될 수 있다면 그의 이용가치는 매우 높아질 수 있다.It is reported that pentacene has the largest mobility value (2.1 cm 2 / V · sec) among organic semiconductor materials and has an on / off current ratio of about 10 8 . The blink rate is one of the most important characteristics in a pixel-address device in an active matrix display. Therefore, the application value of the organic thin film transistor using pentacene is very high. However, since pentacene itself is a low-solubility organic material, it is mainly used in organic thin film transistors through a dry process such as vacuum deposition. In addition to the dry process, there are wet (solution) processes for depositing organic materials, and since the solution process does not use vacuum equipment, the process cost can be lowered and a large area process can be performed. In particular, Since the organic thin film transistor can be applied to an organic thin film transistor through a solution process, the use value of the organic thin film transistor can be very high.

2001년 켄터키대학의 안쏘니(Anthony) 등은 용해성과 결정성이 우수하고, 비교적 안정한 물질인 팁스-펜타센(TIPS-pentacene)을 합성하였다. 이를 이용하여 2007년에 펜-스테이트대학의 잭슨(Jackson) 등은 표면처리를 통해서 전하 이동도 1.2 ㎠/Vsec와 점멸비 108정도의 값을 가지는 우수한 소자를 제작하였다. 그러나 팁스-펜타센의 경우 소재의 특성 때문에 우수한 특성을 위해서 기판의 전처리가 반드시 필요한 단점이 있고, 사용하기 위해서 외국 특허권자에게 많은 비용을 지불해야 되는 단점이 있다. 또한, 팁스-펜타센과 같은 대부분의 용액공정 저분자 유기반도체의 경우, 결정립계(Grain boundary)가 전하의 이동도에 미치는 영향에 대해서 논쟁점이 많이 있고, 특히, 결정입도의 크기를 제어할 수 있는 방법이 제시되지 않았다. In 2001, Anthony and colleagues at the University of Kentucky synthesized TIPS-pentacene, a relatively stable material with excellent solubility and crystallinity. In 2007, Jackson et al. Of Pen - State University produced an excellent device with a surface roughness of 1.2 ㎠ / Vsec and a blinking ratio of about 10 8 . However, in the case of the tip-pentacene, there is a disadvantage that preprocessing of the substrate is necessarily required for the excellent characteristics due to the characteristics of the material, and a large cost is paid to the foreign patentee in order to use it. In addition, in the case of most solution-process low-molecular organic semiconductors such as the tip-pentacene, there is a lot of disagreement about the influence of the grain boundaries on the charge mobility. Particularly, It was not presented.

따라서, 전계효과 이동도가 높고 용액 공정에 적용할 수 있는, 결정성과 용해성이 더욱 우수한 소재와 결정입도의 크기를 제어할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다. Therefore, there is a need to develop a technique capable of controlling the size and grain size of a material having a higher field effect mobility and which can be applied to a solution process with better crystallinity and solubility.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 유기반도체 용액의 교반 시간을 조절함으로써 유기반도체의 응집 개수를 조절하여, 유기반도체 박막의 결정입도를 제어시키고, 용액 공정을 적용할 수 있는 유기반도체 박막의 제조방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an organic semiconductor thin film which can control the crystal grain size of the organic semiconductor thin film by controlling the agitation time of the organic semiconductor solution, And a method for producing the same.

또한, 결정입도가 큰 유기반도체 박막을 적용하여 전계효과 이동도가 향상된 유기전계효과 트랜지스터를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an organic field effect transistor having an improved field effect mobility by applying an organic semiconductor thin film having a large crystal grain size.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 유기반도체 용액을 교반하는 시간을 조절함으로써 유기반도체의 응집(aggregation) 개수를 조절하는 단계; (b) 단계 (a)의 결과물을 기판 상에 코팅하여 유기반도체가 코팅된 기판을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 유기반도체가 코팅된 기판을 용매의 증기와 접촉시켜 유기반도체 박막을 제조하는 단계;를 포함하는 유기반도체 박막의 제조방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) adjusting an aggregation number of organic semiconductors by controlling a time for stirring an organic semiconductor solution; (b) coating the result of step (a) on a substrate to produce a substrate coated with an organic semiconductor; And (c) contacting the substrate coated with the organic semiconductor with a vapor of a solvent to produce an organic semiconductor thin film.

상기 응집 개수를 조절하여 상기 유기반도체 박막의 결정입도(grain size)를 조절할 수 있다. The grain size of the organic semiconductor thin film can be controlled by adjusting the number of aggregations.

단계 (a)의 교반하는 시간이 1분 내지 24시간일 수 있다. The stirring time of step (a) can be from 1 minute to 24 hours.

단계 (a)의 교반하는 시간이 1분 내지 15시간일 수 있다. The stirring time of step (a) can be from 1 minute to 15 hours.

단계 (a)의 교반하는 시간이 3분 내지 13시간일 수 있다. The stirring time of step (a) can be from 3 minutes to 13 hours.

단계 (a)의 교반이 무산소의 어두운 조건에서 수행될 수 있다. Stirring of step (a) can be carried out under dark conditions of anoxic.

상기 유기반도체가 트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT), 폴리(3-헥실티오펜), TIPS-펜타센(TIPS-Pentacene), F8T2, PTCDI 및 PQT12 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The organic semiconductor may be at least one selected from triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT), poly (3-hexylthiophene), TIPS-Pentacene, F8T2, PTCDI and PQT12.

상기 유기반도체가 트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT)일 수 있다. The organic semiconductor may be triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT).

상기 유기반도체 용액의 용매가 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠, 클로로포름 및 디클로로에탄 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The solvent of the organic semiconductor solution may be at least one selected from toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene, chloroform and dichloroethane.

상기 유기반도체 용액의 용매가 톨루엔일 수 있다. The solvent of the organic semiconductor solution may be toluene.

단계 (c)의 용매가 디클로로에탄(1,2-dichloroethane), 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠 및 클로로포름 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The solvent of step (c) may be at least one selected from the group consisting of 1,2-dichloroethane, toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene and chloroform.

상기 용매가 디클로로에탄(1,2-dichloroethane)일 수 있다. The solvent may be 1,2-dichloroethane.

단계 (b) 전에 (b-1) 상기 기판상에 하이드록시기를 갖는 고분자를 코팅하여 고분자 브러쉬를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. (B-1) coating the polymer having a hydroxy group on the substrate to form a polymer brush before the step (b).

상기 고분자가 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리에틸렌옥사이드 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The polymer may be at least one selected from polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene oxide.

상기 고분자가 폴리스티렌일 수 있다. The polymer may be polystyrene.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 유기반도체 박막의 제조방법을 포함하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic field effect transistor including a method of manufacturing the organic semiconductor thin film.

본 발명의 유기반도체 박막의 제조방법은 종래기술과는 다르게 유기반도체 용액의 교반 시간을 조절함으로써 유기반도체의 응집 개수를 조절하여, 유기반도체 박막의 결정입도를 제어시키고, 용액 공정을 적용할 수 있다.The method of the present invention can control the grain size of the organic semiconductor thin film by controlling the agglomeration number of the organic semiconductor by adjusting the agitation time of the organic semiconductor solution and applying the solution process .

또한, 결정입도가 큰 유기반도체 박막을 적용하여 전계효과 이동도가 향상된 유기전계효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.Further, it is possible to provide an organic field effect transistor in which field effect mobility is improved by applying an organic semiconductor thin film having a large crystal grain size.

도 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기반도체 박막의 광학 현미경 사진이다.
도 2는 비교예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막을 DCE 증기에 노출한 후의 편광 광학 현미경 사진이다.
도 3은 소자 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전달 특성(transfer characteristic)을 측정한 결과이다.
도 4는 소자 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 측정한 결과이다.
도 5는 소자 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 측정한 결과이다.
1 is an optical microscope photograph of an organic semiconductor thin film produced according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
FIG. 2 is a polarized-light microphotograph after exposing the organic semiconductor thin film prepared according to Comparative Example 1 to DCE vapor. FIG.
FIG. 3 shows the results of measurement of transfer characteristics of the organic field effect transistor according to Comparative Examples 1 to 3.
4 shows the results of measurement of the electrical characteristics of the organic field effect transistor manufactured according to the device embodiments 4 to 6. FIG.
5 shows the results of measurement of the electrical characteristics of the organic field effect transistor manufactured according to the device embodiments 1 to 3.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description does not limit the present invention to specific embodiments. In the following description of the present invention, detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be blurred .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 유기반도체 박막의 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, a method of manufacturing the organic semiconductor thin film of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

먼저, 유기반도체 용액을 교반하는 시간을 조절함으로써 유기반도체의 응집(aggregation) 개수를 조절한다(단계 a).First, the number of aggregations of the organic semiconductor is controlled by adjusting the time for stirring the organic semiconductor solution (step a).

상기 응집 개수를 조절하여 상기 유기반도체 박막의 결정입도(grain size)를 조절할 수 있다. 상기 결정입도가 클수록 유기전계효과 트랜지스터에 적용했을 때 전계효과 이동도가 향상될 수 있다. The grain size of the organic semiconductor thin film can be controlled by adjusting the number of aggregations. The larger the grain size, the more the field effect mobility can be improved when applied to the organic field effect transistor.

상기 교반하는 시간은 1분 내지 24시간일 수 있고, 바람직하게는 1분 내지 15시간, 더욱 바람직하게는 3분 내지 13시간일 수 있으나, 상기 교반하는 시간이 최소화될 수록 응집 개수가 줄어, 결정입도가 증가할 수 있다. 따라서 상기 교반하는 시간은 더욱 더 바람직하게는 3분 내지 10분일 수 있다.The stirring time may be from 1 minute to 24 hours, preferably from 1 minute to 15 hours, more preferably from 3 minutes to 13 hours. However, as the stirring time is minimized, The particle size can be increased. Therefore, the stirring time may be more preferably 3 minutes to 10 minutes.

상기 교반은 무산소의 어두운 조건에서 수행되는 것이 바람직하며, 무산소의 어두운 조건에서 교반을 수행하게 되면 유기반도체 분자의 응집과 불순물을 생성하는 열화(degradation)가 야기되지 않아 바람직할 수 있다. The stirring is preferably carried out under an oxygen-free dark condition, and stirring in an oxygen-free dark condition may be preferable because aggregation of organic semiconductor molecules and degradation that generates impurities are not caused.

상기 유기반도체는 트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT), 폴리(3-헥실티오펜), TIPS-펜타센(TIPS-Pentacene), F8T2, PTCDI, PQT12 등이 가능하며, 바람직하게는 트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT)일 수 있다. The organic semiconductor may be triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT), poly (3-hexylthiophene), TIPS-pentacene, F8T2, PTCDI, PQT12, And triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT).

상기 유기반도체 용액의 용매는 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠, 클로로포름, 디클로로에탄 등이 가능하며, 바람직하게는 톨루엔일 수 있다. The solvent of the organic semiconductor solution may be toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene, chloroform, dichloroethane and the like, preferably toluene.

다음으로, 단계 (a)의 결과물을 기판 상에 코팅하여 유기반도체가 코팅된 기판을 제조한다(단계 b).Next, the result of step (a) is coated on a substrate to prepare a substrate coated with an organic semiconductor (step b).

경우에 따라, 상기 코팅 전에 상기 기판상에 하이드록시기를 갖는 고분자를 코팅하여 고분자 브러쉬를 형성하는 단계(단계 b-1)를 추가로 포함할 수 있다. In some cases, the method may further include a step (b-1) of forming a polymer brush by coating a polymer having a hydroxy group on the substrate before the coating.

상기 기판상에 고분자 브러쉬가 형성되면, 상기 기판과 유기반도체 사이의 계면에 존재하는 트래핑 위치(trapping site)를 제거할 수 있다. 이로 인해 고분자 브러쉬가 형성된 유기반도체 박막을 유기전계효과 트랜지스터에 적용하면, 전계효과 이동도가 향상될 수 있다. When the polymer brush is formed on the substrate, a trapping site existing at an interface between the substrate and the organic semiconductor can be removed. If the organic semiconductor thin film having the polymer brush formed thereon is applied to the organic field effect transistor, the field effect mobility can be improved.

상기 고분자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드 등이 가능하나 바람직하게는 폴리스티렌일 수 있다. The polymer may be polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide or the like, preferably polystyrene.

마지막으로, 상기 유기반도체가 코팅된 기판을 용매의 증기와 접촉시켜 유기반도체 박막을 제조한다(단계 c). Finally, the substrate coated with the organic semiconductor is brought into contact with the vapor of the solvent to prepare an organic semiconductor thin film (step c).

상기 용매는 디클로로에탄(1,2-dichloroethane), 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠, 클로로포름 등이 가능하나 바람직하게는 디클로로에탄(1,2-dichloroethane)일 수 있다. The solvent may be 1,2-dichloroethane, toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene, chloroform and the like, preferably 1,2-dichloroethane.

상기 유기반도체가 코팅된 기판이 용매의 증기와 접촉하면, 상기 유기반도체가 결정화되기 시작한다. 상기 결정화된 유기반도체 박막의 결정입도는 상술한 응집 개수에 따라 조절할 수 있으며, 응집 개수가 적을수록 결정입도는 증가할 수 있다. When the substrate coated with the organic semiconductor contacts the vapor of the solvent, the organic semiconductor begins to crystallize. The crystal grain size of the crystallized organic semiconductor thin film can be controlled according to the number of aggregations described above. The smaller the number of aggregations, the larger the crystal grain size can be.

또한, 본 발명은 상기 유기반도체 박막의 제조방법을 포함하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method of manufacturing an organic field effect transistor including the method of manufacturing the organic semiconductor thin film.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes only, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1: 유기반도체 박막의 제조 1: Manufacture of organic semiconductor thin film

SiO2가 300nm인 실리콘 웨이퍼(Fine Science)를 아세톤 및 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)에서 연속하여 20분 동안 음파 처리하여 세척하였다. 다음으로, 상기 실리콘 웨이퍼를 탈이온수로 씻어내고 질소 가스에서 건조시킨 후 10분 동안 자외선에 노출시켰다. Silicon wafers (Fine Science) with SiO 2 of 300 nm were cleaned by sonication in acetone and isopropyl alcohol for 20 minutes continuously. Next, the silicon wafer was rinsed with deionized water, dried in a nitrogen gas, and exposed to ultraviolet rays for 10 minutes.

트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT, Triethylsilylethynyl anthradithiophene)을 톨루엔에 용해하여 1.5 wt%의 TES-ADT 용액을 제조하고, 상기 TES-ADT 용액을 무산소의 어두운 조건에서 500 rpm으로 5분 동안 교반하였다. 상기 TES-ADT 용액을 상기 실리콘 웨이퍼 상에 1,000 rpm으로 60초 동안 스핀코팅하고, 즉시 90의 핫 플레이트로 옮겨 잔여 용매를 제거함으로써 유기반도체 박막을 제조하였다. ADT solution was prepared by dissolving triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT) in toluene to prepare a 1.5 wt% TES-ADT solution. The TES-ADT solution was heated at 500 rpm for 5 minutes Lt; / RTI > The TES-ADT solution was spin-coated on the silicon wafer at 1,000 rpm for 60 seconds and immediately transferred to a hot plate of 90 to remove residual solvent to prepare an organic semiconductor thin film.

상기 유기반도체 박막을 DCE(1,2-dichloroethane, Aldrich Chemical Co.) 용매가 들은 페트리 접시에 넣어, DCE 증기에 노출하여 결정질로 만든 후, 진공 오븐에서 건조하였다. The organic semiconductor thin film was placed in a petri dish made of DCE (1,2-dichloroethane, Aldrich Chemical Co.) solvent, and was made into a crystalline state by exposure to DCE vapor, followed by drying in a vacuum oven.

실시예Example 2: 유기반도체 박막의 제조 2: Manufacture of organic semiconductor thin film

TES-ADT 용액을 5분 동안 교반하는 대신에 1시간 동안 교반한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the TES-ADT solution was stirred for 1 hour instead of 5 minutes.

실시예Example 3: 유기반도체 박막의 제조 3: Manufacture of organic semiconductor thin film

TES-ADT 용액을 5분 동안 교반하는 대신에 12시간 동안 교반한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the TES-ADT solution was stirred for 12 hours instead of stirring for 5 minutes.

실시예Example 4: 유기반도체 박막의 제조 4: Manufacture of organic semiconductor thin film

상기 실리콘 웨이퍼 대신에 PS 브러쉬가 접목된 실리콘 웨이퍼를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a silicone wafer grafted with a PS brush was used instead of the silicon wafer.

상기 PS 브러쉬가 접목된 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위해, 먼저 PS-Si(CH3)2Cl(dimethyl chlorosilane-terminated polystyrene, Mw = 8,000, PDI = 1.06, Polymer Source) PS 브러쉬를 톨루엔(Aldrich Chemical Co.)과 5분 동안 혼합하여 0.3 wt%의 PS 브러쉬 용액을 제조하였다. 상기 PS 브러쉬 용액을 주위 공기(ambient air)하에서 상기 실리콘 웨이퍼 상에 1,000 rpm으로 30초 동안 스핀코팅하고, 120에서 30초 동안 열처리하여 PS 브러쉬가 접목(graft)된 실리콘 웨이퍼를 제조하였다. 상기 PS 브러쉬가 접목된 실리콘 웨이퍼를 톨루엔 배스(bath)에서 30초 동안 음파 처리 하여 반응하지 않은 PS 브러쉬를 제거하고, 질소 가스에서 건조시켰다. For the production of silicon wafers is the PS brush the grafting, first PS-Si (CH 3) 2 Cl (dimethyl chlorosilane-terminated polystyrene, M w = 8,000, PDI = 1.06, Polymer Source) PS brush toluene (Aldrich Chemical Co ) For 5 minutes to prepare a 0.3 wt% PS brush solution. The PS brush solution was spin-coated on the silicon wafer under ambient air at 1,000 rpm for 30 seconds and heat-treated at 120 for 30 seconds to prepare a silicon wafer grafted with a PS brush. The silicon wafer to which the PS brush was grafted was sonicated in a toluene bath for 30 seconds to remove unreacted PS brushes and dried in nitrogen gas.

실시예Example 5: 유기반도체 박막의 제조 5: Manufacture of organic semiconductor thin film

상기 실리콘 웨이퍼 대신에 PS 브러쉬가 접목된 실리콘 웨이퍼를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 2, except that a silicon wafer grafted with a PS brush was used instead of the silicon wafer.

실시예Example 6: 유기반도체 박막의 제조 6: Manufacture of organic semiconductor thin film

상기 실리콘 웨이퍼 대신에 PS 브러쉬가 접목된 실리콘 웨이퍼를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 3, except that a silicone wafer grafted with a PS brush was used instead of the silicon wafer.

비교예Comparative Example 1: 유기반도체 박막의 제조 1: Manufacture of organic semiconductor thin film

DCE 증기에 노출하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 1, except that it was not exposed to DCE vapor.

비교예Comparative Example 2: 유기반도체 박막의 제조 2: Manufacture of organic semiconductor thin film

DCE 증기에 노출하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 2, except that it was not exposed to DCE vapor.

비교예Comparative Example 3: 유기반도체 박막의 제조 3: Manufacture of organic semiconductor thin film

DCE 증기에 노출하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 유기반도체 박막을 제조하였다. An organic semiconductor thin film was prepared in the same manner as in Example 3, except that it was not exposed to DCE vapor.

소자 device 실시예Example 1:  One: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 상에 금 소스-드레인 전극(채널 길이: 150 ㎛, 채널 폭: 1,500 ㎛)을 섀도우 마스크를 이용하여 열 증착 하여 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. A gold source-drain electrode (channel length: 150 μm, channel width: 1,500 μm) was thermally deposited on the organic semiconductor thin film according to Example 1 using a shadow mask to produce an organic field effect transistor.

소자 device 실시예Example 2:  2: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 실시예 2에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor thin film prepared in Example 2 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared in Example 1.

소자 device 실시예Example 3:  3: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 실시예 3에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor thin film prepared in Example 3 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared in Example 1.

소자 device 실시예Example 4:  4: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 실시예 4에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor thin film prepared in Example 4 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared in Example 1.

소자 device 실시예Example 5:  5: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 실시예 5에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor thin film prepared in Example 5 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared in Example 1.

소자 device 실시예Example 6:  6: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 실시예 6에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the organic semiconductor thin film prepared in Example 6 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared in Example 1.

소자 device 비교예Comparative Example 1:  One: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 비교예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor thin film prepared according to Comparative Example 1 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared according to Example 1.

소자 device 비교예Comparative Example 2:  2: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 비교예 2에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor thin film prepared according to Comparative Example 2 was used instead of the organic semiconductor thin film prepared according to Example 1.

소자 device 비교예Comparative Example 3:  3: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 제조 Manufacture of transistors

실시예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막 대신에 비교예 3에 따라 제조된 유기반도체 박막을 사용한 것을 제외하고는 소자 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계효과 트랜지스터를 제조하였다. An organic field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that an organic semiconductor thin film prepared according to Comparative Example 3 was used in place of the organic semiconductor thin film prepared according to Example 1.

[시험예][Test Example]

시험예Test Example 1: 유기반도체 박막의 응집 및 결정 입자 크기 확인 1: Aggregation of organic semiconductor thin films and determination of crystal grain size

도 1의 a 내지 c는 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기반도체 박막의 광학 현미경 분석 결과(a: 비교예 1, b: 비교예 2, c: 비교예 3)를 나타낸 것이고, 도 1의 d 내지 f는 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기반도체 박막의 편광(polarized) 광학 현미경 분석 결과(d: 실시예 1, e: 실시예 2, f: 실시예 3)를 나타낸 것이고, 도 1의 g 내지 i는 도 1의 d 내지 f의 결정경계(grain boundary)의 차이에 따른 분자 배열을 개략적으로 나타낸 것이다. 1 (a) to 1 (c) show optical microscopic results (a: Comparative Example 1, b: Comparative Example 2, c: Comparative Example 3) of the organic semiconductor thin film produced according to Comparative Examples 1 to 3, d to f show polarized optical microscopic analysis results (d: Example 1, e: Example 2, f: Example 3) of the organic semiconductor thin film produced according to Examples 1 to 3, G to i schematically show the molecular arrangement according to the difference of the grain boundaries of d to f in Fig.

도 1을 참조하면, TES-ADT 용액의 교반 시간이 5분인 비교예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막은 응집(aggregation)이 적은 반면에 TES-ADT 용액의 교반 시간이 12시간인 비교예 3에 따라 제조된 유기반도체 박막은 응집이 비교적 많은 것으로 나타났다. 또한, 비교예 1에 따라 제조된 유기반도체 박막을 결정화한 실시예 1의 유기반도체 박막은 결정입도(grain size)가 약 1.5mm 내지 2mm이고, 비교예 3에 따라 제조된 유기반도체 박막을 결정화한 실시예 3의 유기반도체 박막은 결정입도가 약 600㎛인 것으로 나타났다. 1, the organic semiconductor thin film prepared according to Comparative Example 1, in which the stirring time of the TES-ADT solution is 5 minutes, is less than that of Comparative Example 3 in which the agitation time of the TES-ADT solution is 12 hours The organic semiconductor thin films thus fabricated showed relatively high aggregation. The organic semiconductor thin film of Example 1 in which the organic semiconductor thin film produced according to Comparative Example 1 was crystallized had a grain size of about 1.5 mm to 2 mm and crystallized the organic semiconductor thin film produced according to Comparative Example 3 The organic semiconductor thin film of Example 3 has a crystal grain size of about 600 mu m.

따라서, TES-ADT 용액의 교반 시간이 증가하면 응집이 증가하고, 이에 따라서 유기반도체 박막의 결정입도가 감소하는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that as the agitation time of the TES-ADT solution was increased, the aggregation was increased and thus the grain size of the organic semiconductor thin film was decreased.

시험예Test Example 2: 유기반도체 박막의 결정화 과정 확인 2: Confirmation of crystallization process of organic semiconductor thin film

도 2는 비교예 3에 따라 제조된 유기반도체 박막을 DCE 증기에 노출한 후 40초, 1분, 1분 30초 및 4분이 되었을 때의 편광 광학 현미경 사진이다. FIG. 2 is a polarized light micrograph of the organic semiconductor thin film prepared according to Comparative Example 3 at 40 seconds, 1 minute, 1 minute, 30 seconds, and 4 minutes after exposure to DCE vapor.

도 2를 참조하면, 유기반도체 박막의 구결정(spherulites)이 결정핵의 중심(nucleation center)으로부터 급진적으로 성장하고, DCE 증기에 노출한 후 4분이 되면 유기반도체 박막이 완전히 결정화 되는 것을 알 수 있었다. Referring to FIG. 2, spherulites of the organic semiconductor thin film are radically grown from the nucleation center, and when the organic thin film is exposed to the DCE vapor for 4 minutes, the organic semiconductor thin film is completely crystallized .

따라서, 구결정은 다른 구결정의 영향을 받기 전까지 결정화가 진행되며, 구결정의 사이즈는 결정핵의 중심의 개수에 따라 결정되는 것으로 판단된다. 즉, TES-ADT 용액의 교반 시간이 적을수록 응집이 적게 발생하고, 결정핵의 중심의 개수가 줄어, 구결정의 사이즈가 증가할 수 있다. Therefore, it is judged that the crystallization progresses until the sphere crystal is influenced by the other sphere crystals, and the size of the spherical crystal is determined by the number of the center of the crystal nucleus. That is, the smaller the agitation time of the TES-ADT solution is, the smaller aggregation occurs, the number of centers of crystal nuclei is reduced, and the size of spherical crystals can be increased.

시험예Test Example 3:  3: 유기전계효과Organic field effect 트랜지스터의 전기적 특성 확인 Check electrical characteristics of transistor

도 3은 소자 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전달 특성(transfer characteristic)을 나타낸 것이고, 도 4의 (a)는 소자 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전달 특성을 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 상대 문턱전압 이동(relative threshold voltage shift, Vth)을 나타낸 것이고, 도 5의 (a)는 소자 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전달 특성을 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 상대 문턱전압 이동을 나타낸 것이다. 또한, 소자 실시예 1 내지 6 및 소자 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 하기 표 1에 나타내었다.FIG. 3 shows transfer characteristics of the organic field effect transistor manufactured according to the device comparison examples 1 to 3. FIG. 4 (a) shows the transfer characteristic of the organic field effect transistor manufactured according to the device embodiments 4 to 6 FIG. 5A shows the relative threshold voltage shift (V th ), FIG. 5B shows the relative threshold voltage shift (V th ), and FIG. 5A shows the organic field effect FIG. 5B shows the transfer characteristics of the transistor, and FIG. 5B shows the transfer of the relative threshold voltage. Electrical characteristics of the organic field effect transistor manufactured according to the device embodiments 1 to 6 and the device comparison examples 1 to 3 are shown in Table 1 below.

구분division TES-ADT 용액의 교반 시간
(Mixing time)
Agitation time of TES-ADT solution
(Mixing time)
Mobility
(cm2V-1s-1)
Mobility
(cm 2 V -1 s -1 )
Vth (V)V th (V) Ion / Ioff I on / I off
DCE 용매 처리 전Before DCE solvent treatment 소자 비교예 1Device Comparative Example 1 5 mins5 mins 0.22 x10-2
± 0.0001
0.22 x 10 -2
± 0.0001
-10.66-10.66 1.0x105 1.0x10 5
소자 비교예 2Device Comparative Example 2 1 hour1 hour 0.34 x10-2
± 0.0001
0.34 x 10 -2
± 0.0001
-12.67-12.67 1.0x105 1.0x10 5
소자 비교예 3Device Comparative Example 3 12 hours12 hours 0.39 x10-2
± 0.0002
0.39 x 10 -2
± 0.0002
-11.13-11.13 1.0x105 1.0x10 5
DCE 용매 처리 후After DCE solvent treatment 소자 실시예 4Device Example 4 5 mins5 mins 0.248 ± 0.0130.248 + 0.013 1.641.64 1.0x106 1.0 x 10 6 소자 실시예 5Element Embodiment 5 1 hour1 hour 0.161 ± 0.0220.161 + 0.022 6.986.98 1.0x106 1.0 x 10 6 소자 실시예 6Device Example 6 12 hours12 hours 0.139 ± 0.0100.139 + 0.010 2.502.50 1.0x105 1.0x10 5 PS 브러쉬 처리 및 DCE 용매 처리 후After PS brushing and DCE solvent treatment 소자 실시예 1Device Embodiment 1 5 mins5 mins 0.913 ± 0.1240.913 + 0.124 0.010.01 1.0x106 1.0 x 10 6 소자 실시예 2Device Example 2 1 hour1 hour 0.358 ± 0.0830.358 + 0.083 2.302.30 1.0x106 1.0 x 10 6 소자 실시예 3Device Embodiment 3 12 hours12 hours 0.236 ± 0.0320.236 + 0.032 1.671.67 1.0x105 1.0x10 5

도 3 내지 5 및 표 1을 참조하면, DCE 용매 처리를 하지 않은 소자 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터는 TES-ADT 용액의 교반 시간이 증가할수록 온전류 레벨(on-current level)이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 무산소의 어두운 조건에서 교반하는 것은 TES-ADT 분자의 응집과 불순물을 생성하는 열화(degradation)를 야기하지 않는 것을 알 수 있었다. 소자 비교예 1에서 소자 비교예 3으로 TES-ADT 용액의 교반 시간이 증가할수록 전계효과 이동도(mobility)가 증가하는 것은 응집에 의한 결정화 때문인 것으로 판단된다.Referring to FIGS. 3 to 5 and Table 1, the organic field effect transistor manufactured according to Comparative Examples 1 to 3, in which the DCE solvent treatment was not performed, showed an on-current level ) Were found to increase. Therefore, it was found that stirring under dark conditions of anoxic oxygen does not cause aggregation of TES-ADT molecules and degradation that generates impurities. It is considered that the field effect mobility increases as the stirring time of the TES-ADT solution increases in the device comparison example 3 in the device comparison example 1 because of crystallization due to agglomeration.

이에 반하여, 소자 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터는 TES-ADT 용액의 교반 시간이 증가할수록 전계효과 이동도가 감소하게 되는데 이는 응집이 증가하여, 구결정의 사이즈가 감소하기 때문으로 판단된다. 또한, 소자 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터와 비교하였을 때 소자 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터는 전계효과 이동도가 약 100배 증가하게 되는데 이는 DCE 용매 처리에 의해 유기반도체 박막이 완전히 결정화되기 때문으로 판단된다. 따라서, 전계효과 이동도는 유기반도체 박막의 결정도 및 구결정의 사이즈가 클수록 증가하는 것을 알 수 있었다. On the contrary, the field effect mobility decreases as the agitation time of the TES-ADT solution increases in the organic field effect transistor manufactured according to the device embodiments 4 to 6 because the agglomeration increases and the size of the spherical crystal decreases . In addition, the organic field effect transistor manufactured according to the device embodiments 4 to 6 has a field effect mobility increased about 100 times as compared with the organic field effect transistor manufactured according to the device comparison examples 1 to 3, It is judged that the organic semiconductor thin film is completely crystallized. Thus, it can be seen that the field effect mobility increases with increasing crystallinity and spherical crystal size of the organic semiconductor thin film.

소자 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터는 TES-ADT 용액의 교반 시간이 증가할수록 전계효과 이동도가 감소하게 되는데 이는 소자 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터와 같은 이유로 판단된다. 또한, 소자 실시예 1에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터는 소자 실시예 4에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터에 비해 전계효과 이동도가 약 4배 증가하고, 소자 실시예 3에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터는 소자 실시예 6에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터에 비해 전계효과 이동도가 약 2배 증가하는 것으로 나타났다. 이는 실리콘 웨이퍼에 PS 브러쉬 처리를 하여 실리콘 웨이퍼와 TES-ADT 박막 사이의 계면에 존재하는 실라놀(silanol)기와 같은 트래핑 위치(trapping site)를 제거하기 때문으로 판단된다. 또한, 결정립계가 트래핑 위치가 되기 때문에, 결정입도의 크기가 큰 소자 실시예 1에 따라 제조된 유기전계효과 트랜지스터의 전압안정성이 뛰어난 것으로 나타났다.As the agitation time of the TES-ADT solution is increased, the field effect mobility is decreased in the organic field effect transistor manufactured according to the first to third embodiments, which is similar to the organic field effect transistor manufactured according to the fourth to sixth embodiments The reason is judged. In addition, the organic field effect transistor manufactured according to the first embodiment of the present invention has a field effect mobility increased about 4 times as compared with the organic field effect transistor manufactured according to the fourth embodiment, and the organic field effect transistor manufactured according to the third embodiment The effect transistor showed about twice the field effect mobility as compared to the organic field effect transistor manufactured according to the device example 6. This is because PS brushing is performed on the silicon wafer to remove the trapping site such as the silanol group existing at the interface between the silicon wafer and the TES-ADT thin film. Further, since the grain boundary system is a trapping position, the voltage stability of the organic field effect transistor manufactured according to the first embodiment of the present invention having a large grain size is excellent.

따라서, 유기전계효과 트랜지스터는 실리콘 웨이퍼에 PS 브러쉬 처리를 하여 트래핑 위치를 제거하고, TES-ADT 용액의 교반 시간을 최소화한 유기반도체 박막을 적용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that it is preferable to apply an organic semiconductor thin film which minimizes the agitation time of the TES-ADT solution by removing the trapping position by PS brushing the silicon wafer with the organic field effect transistor.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

Claims (14)

(a) 유기반도체가 용해된 유기반도체 용액을 준비하고, 상기 유기반도체 용액을 교반하는 시간을 조절함으로써 상기 유기반도체의 결정핵의 개수가 조절된 유기반도체 용액을 제조하는 단계;
(b) 결정핵의 개수가 조절된 상기 유기반도체 용액을 기판 상에 코팅하여 유기반도체 용액/기판을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 유기반도체 용액/기판의 유기반도체 용액의 용매를 증발시켜 상기 유기반도체를 상기 기판 상에 형성하고, 상기 기판 상에 형성된 상기 유기반도체를 결정화시켜 상기 결정핵을 중심으로부터 성장된 다수의 결정 그레인(crystal grain)이 서로 만나 형성된 응집 결정을 포함하는 유기반도체 박막을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 결정핵의 개수를 조절하여 상기 유기반도체 박막의 상기 응집 결정에 포함된 상기 결정 그레인의 크기(grain size)를 조절하는 것인,
유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
(a) preparing an organic semiconductor solution in which the number of crystal nuclei of the organic semiconductor is controlled by preparing an organic semiconductor solution in which an organic semiconductor is dissolved, and controlling a stirring time of the organic semiconductor solution;
(b) coating an organic semiconductor solution having a controlled number of crystal nuclei on a substrate to prepare an organic semiconductor solution / substrate; And
(c) evaporating a solvent of the organic semiconductor solution of the organic semiconductor solution / substrate to form the organic semiconductor on the substrate, crystallizing the organic semiconductor formed on the substrate to form a plurality of Preparing an organic semiconductor thin film including aggregation crystals in which crystal grains are mutually formed,
And adjusting the number of the crystal nuclei to adjust the grain size of the crystal grains contained in the aggregation crystals of the organic semiconductor thin film.
A method of manufacturing an organic field effect transistor.
제1항에 있어서,
단계 (a)의 교반하는 시간이 1분 내지 24시간인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stirring time of step (a) is from 1 minute to 24 hours.
제2항에 있어서,
단계 (a)의 교반하는 시간이 1분 내지 15시간인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the stirring time of step (a) is from 1 minute to 15 hours.
제3항에 있어서,
단계 (a)의 교반하는 시간이 3분 내지 13시간인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the stirring time of step (a) is from 3 minutes to 13 hours.
제4항에 있어서,
단계 (a)의 교반이 무산소의 어두운 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein stirring of step (a) is carried out under dark conditions of anoxic oxygen.
제1항에 있어서,
상기 유기반도체가 트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT), 폴리(3-헥실티오펜), TIPS-펜타센(TIPS-Pentacene), F8T2, PTCDI 및 PQT12 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic semiconductor is at least one selected from triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT), poly (3-hexylthiophene), TIPS-Pentacene, F8T2, PTCDI and PQT12 Gt; < / RTI >
제6항에 있어서,
상기 유기반도체가 트리에틸실릴에티닐 안트라디티오펜(TES-ADT)인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the organic semiconductor is triethylsilylethynyl anthradithiophene (TES-ADT).
제1항에 있어서,
상기 유기반도체 용액의 용매가 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠, 클로로포름 및 디클로로에탄 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the solvent of the organic semiconductor solution is at least one selected from the group consisting of toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene, chloroform and dichloroethane.
제8항에 있어서,
상기 유기반도체 용액의 용매가 톨루엔인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the solvent of the organic semiconductor solution is toluene.
제1항에 있어서,
단계 (c)에서, 상기 기판 상에 형성된 상기 유기반도체를 결정화시키는 것이 상기 기판 상에 형성된 상기 유기반도체를 용매 증기에 접촉시켜 상기 유기반도체를 결정화시키는 것이고,
상기 용매가 디클로로에탄(1,2-dichloroethane), 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠 및 클로로포름 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the step (c), crystallizing the organic semiconductor formed on the substrate crystallizes the organic semiconductor by bringing the organic semiconductor formed on the substrate into contact with the solvent vapor,
Wherein the solvent is at least one selected from the group consisting of 1,2-dichloroethane, toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene and chloroform.
제10항에 있어서,
상기 용매가 디클로로에탄(1,2-dichloroethane)인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the solvent is dichloroethane (1,2-dichloroethane).
제1항에 있어서,
단계 (b) 전에 (b-1) 상기 기판상에 하이드록시기를 갖는 고분자를 코팅하여 고분자 브러쉬를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of (b-1) coating a polymer having a hydroxy group on the substrate to form a polymer brush before the step (b).
제12항에 있어서,
상기 고분자가 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리에틸렌옥사이드 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene oxide.
제13항에 있어서,
상기 고분자가 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 유기전계효과 트랜지스터의 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the polymer is polystyrene.
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