금속산화물 다층 구조 전극을 이용한 유기물 박막 트랜지스터의 전하 주입 특성 향상

초록

본 연구에서는 유기물 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)의 전기적 특성을 향상시키기 위해서 금속산화물인 WO${}_3$와 TiO${}_2$ 박막을 삽입한 다층 구조 전극에 대한 연구를 수행하였다. OTFT의 활성층으로 펜타센을 50 nm의 두께로 증착한 유기물 박막을 사용하였고 전극은 50 nm 두께의 Au 박막을 사용하였다. Au 전극과 펜타센 박막 사이에 2$\sim$8 nm 두께의 금속산화물 박막을 삽입하였으며 금속산화물의 종류와 두께에 따라 전기적 특성과 UV 광전자 분광 (ultraviolet photoelectron spectroscopy, UPS) 분석을 통해 에너지 준위의 변화를 관찰하였다. 실험 결과, 전극에 WO${}_3$를 삽입한 OTFT는 전하이동도가 8.80 $\times$ 10${}^{-3}$ cm${}^2$/V$\cdot$s에서 최대 2.48 $\times$ 10${}^{-2}$ cm${}^2$/V$\cdot$s까지 증가하였고 문턱전압도 -12.3 V에서 최대 -4.09 V까지 감소하였다. TiO${}_2$를 삽입한 OTFT는 전하이동도가 7.04 $\times$ 10${}^{-3}$ cm${}^2$/V$\cdot$s 로 감소하였으며 문턱전압은 -3.38 V 까지 감소하였다. UPS 분석 결과 WO${}_3$ 박막을 삽입하면 OTFT의 에너지 장벽이 낮아지고 TiO${}_2$ 박막을 삽입하면 OTFT의 에너지 장벽이 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

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