17 VOL.24/NO.4/Winter 2017 밝은빛 이용 우수 연구논문 소프트 전자소자의 지속적인 관심으로 유기 반도체는 용액공정 가능성, 기계적 유연성 및 분자 설계를 통한 전기적 특성이 조절 가능하여 차세대 전자 소재로서 큰 주목 받고 있다. 최근에는 유기 전계 효과 트랜지스터 (organic field-effect transistors, OFETs)를 사용하여 센 서, 논리 회로 및 발광 트랜지스터 등과 같은 많은 연구 가 보고되었다. 그러나 낮은 용매 저항성으로 인한 유기 반도체의 직접적인 패턴이 어려운 점과 전자 및 정공의 불균일한 전하 수송 능력으로 상용화에 어려움이 있다. 전자 소자 제조의 상업화에서 기존의 포토리소그래피 는 매우 널리 사용되는 공정이지만, 일반적으로 유기반도 체 패터닝을 위해 포토리소그래피를 적용 시 유기 반도체 의 심각한 성능 저하가 뒤따른다. 잉크젯 프린팅 및 쉐도 우 마스크를 이용한 스프레이 코팅은 고분자 반도체를 패 터닝할 때 신뢰할 만한 기술이지만 기존의 포토리소그래 피에 비해 정교함과 패턴 크기에 제한을 받는다. 기존의 포토리소그래피를 사용하여 유기반도체를 패터닝하는 방 법으로 유기 반도체와 포토레지스트 사이에 보호층을 도입 하는 것이 보고 되었다. 한 논문에서는 패릴렌 층을 도입하 여 포토리소그래피 공정 과정의 화학물질로부터 하부의 펜 타센 층을 보호하여 패터닝을 하였다. 다른 연구로는, 대 부분의 유기 물질은 플루오르화 된 화학 물질에 직교하는 친유성 또는 친수성을 띠어 유기 반도체에 화학적으로 손 상이 없는 물질로 포토리소그래피를 사용해 패턴하였다. 또는, 소량의 광 개시제의 혼합으로 직접 광 패턴이 가능한 유기 반도체 재료가 개발되었으나 성능이 낮아 실제 적용 에 문제가 있었다. 이상적으로 실제 응용에서는 포토리소 그래피로 추가 공정이 없이 직접 패터닝 가능하고 화학적 으로 견고하며 (여러 용매에 내 화학성을 지니는) 용액 공 정이 가능한 유기 반도체 개발이 필요한 실정이다. 정공과 전자가 모두 전하 수송자로 작용하는 양극성 고분자 반도체는 유기 집적 소자 및 유기 발광 전계 효과 트랜지스터의 저렴한 제조를 위해 이상적인 후보이다. 양 극성 고분자 반도체의 상업화를 위해 균형 잡힌 정공 및 전자 전하 수송에 대한 요구가 증가하고 있다. 균형 잡힌 전하 수송을 달성하기 방법으로 정공과 전자에 대한 전하 주입 장벽을 최소화하는 방법이다. 이를 성취하는 손쉬운 방법은 유기 반도체의 highly occupied molecular orbital (HOMO) 및 lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) 에 대해 적절한 일 함수를 갖는 전극을 사용하는 것이다. 최근 본 연구 그룹에서는 실록산 말단 측쇄를 갖 Grazing-Incidence X-ray Diffraction을 이용한 유기반도체 구조 분석과 양극성 유기트랜지스터 어레이 응용 SAXS 분과 발표논문제목 : Chemically Robust Ambipolar Organic Transistor Array Directly Patterned by Photolithography 발표저널 : Advanced Materials, 2017, 29 (11), 1605282 저자 : Eun Kwang Lee, Cheol Hee Park, Junghoon Lee, Hae Rang Lee, Changduk Yang,* Joon Hak Oh*
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Grazing-Incidence X-ray Diffraction을 이용한 유기반도체 구조 분석과 …ohgroup.snu.ac.kr/data/file/br_21/1914721941_mgxWrSwo_107.pdf · 다 전기적 성능에 더 큰
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VOL.24/NO.4/Winter 2017밝은빛 이용 우수 연구논문
소프트 전자소자의 지속적인 관심으로 유기 반도체는
용액공정 가능성, 기계적 유연성 및 분자 설계를 통한
전기적 특성이 조절 가능하여 차세대 전자 소재로서 큰
주목 받고 있다. 최근에는 유기 전계 효과 트랜지스터
(organic field-effect transistors, OFETs)를 사용하여 센
서, 논리 회로 및 발광 트랜지스터 등과 같은 많은 연구
가 보고되었다. 그러나 낮은 용매 저항성으로 인한 유기
반도체의 직접적인 패턴이 어려운 점과 전자 및 정공의
불균일한 전하 수송 능력으로 상용화에 어려움이 있다.
전자 소자 제조의 상업화에서 기존의 포토리소그래피
는 매우 널리 사용되는 공정이지만, 일반적으로 유기반도
체 패터닝을 위해 포토리소그래피를 적용 시 유기 반도체
의 심각한 성능 저하가 뒤따른다. 잉크젯 프린팅 및 쉐도
우 마스크를 이용한 스프레이 코팅은 고분자 반도체를 패
터닝할 때 신뢰할 만한 기술이지만 기존의 포토리소그래
피에 비해 정교함과 패턴 크기에 제한을 받는다. 기존의
포토리소그래피를 사용하여 유기반도체를 패터닝하는 방
법으로 유기 반도체와 포토레지스트 사이에 보호층을 도입
하는 것이 보고 되었다. 한 논문에서는 패릴렌 층을 도입하
여 포토리소그래피 공정 과정의 화학물질로부터 하부의 펜
타센 층을 보호하여 패터닝을 하였다. 다른 연구로는, 대
부분의 유기 물질은 플루오르화 된 화학 물질에 직교하는
친유성 또는 친수성을 띠어 유기 반도체에 화학적으로 손
상이 없는 물질로 포토리소그래피를 사용해 패턴하였다.
또는, 소량의 광 개시제의 혼합으로 직접 광 패턴이 가능한
유기 반도체 재료가 개발되었으나 성능이 낮아 실제 적용
에 문제가 있었다. 이상적으로 실제 응용에서는 포토리소
그래피로 추가 공정이 없이 직접 패터닝 가능하고 화학적
으로 견고하며 (여러 용매에 내 화학성을 지니는) 용액 공
정이 가능한 유기 반도체 개발이 필요한 실정이다.
정공과 전자가 모두 전하 수송자로 작용하는 양극성
고분자 반도체는 유기 집적 소자 및 유기 발광 전계 효과
트랜지스터의 저렴한 제조를 위해 이상적인 후보이다. 양
극성 고분자 반도체의 상업화를 위해 균형 잡힌 정공 및
전자 전하 수송에 대한 요구가 증가하고 있다. 균형 잡힌
전하 수송을 달성하기 방법으로 정공과 전자에 대한 전하
주입 장벽을 최소화하는 방법이다. 이를 성취하는 손쉬운
방법은 유기 반도체의 highly occupied molecular orbital
(HOMO) 및 lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)
에 대해 적절한 일 함수를 갖는 전극을 사용하는 것이다.
최근 본 연구 그룹에서는 실록산 말단 측쇄를 갖
Grazing-Incidence X-ray Diffraction을 이용한 유기반도체 구조 분석과 양극성 유기트랜지스터 어레이 응용
[1] J. Lee, A. R. Han, H. Yu, T. J. Shin, C. Yang, J. H. Oh, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9540.[2] J. Lee, A. R. Han, J. Kim, Y. Kim, J. H. Oh, C. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20713.