일반기술

유기 박막 트랜지스터를 위한 게이트 절연막

해당 기술에서는 유기물 절연막을 포함한 유기 반도체 소자 (organic semiconductor; OSC) 제작에 관한 것으로, 특히 패턴이 가능한 유기 유전체와 보호층으로 제작된 무기 유전체 층을 포함하는 유전체 층에 관한 것이다. 유기 박막 트랜지스터는 기본적으로 게이트 전극, 유기 및 무기물 게이트 절연막, 소스/드레인 전극, 유기물 반도체로 구성되어있으며, 바이오 소자를 혈액 등 생체 용액에 노출시킬 경우 유기 반도체 내의 작용기의 반응에 의해 전도도 특성 변화가 나타난다. 그리고, 최근에 대면적과 저가격의 소자 제작을 위해 기판을 플라스틱 소재로 대체하는 것이 무엇보다도 중요시됨에 따라 이에 대한 중요한 핵심 소재인 유기물 절연체, 유기물 반도체, 이들 사이의 계면층(interface layer)의 제조 방법을 제시하는 방법을 기술이전 하고자 한다. 게이트 절연막 형성에 이용되는 대표적인 방법으로서는 실리콘다이옥사이드나 실리콘나이트라이드 유도체와 같은 무기물 소재에 기반을 둔 물리적, 화학적 진공 증착 공정을 예로 들 수 있으며 상기 기술들은 좋은 성질은 나타내는 절연층을 형성하는 장점은 가지고 있지만 원래 Si 반도체 전자 소자를 위한 공정으로 개발되었기 때문에 관련된 여러 공정들이 유기 박막 트랜지스터에 사용되는 유기물에 치명적인 해를 줄 수 있다는 점에서 적합하지 않다. 또한 이 공정은 고가의 장비와 기술과 많은 시간을 필요로 하기 때문에 유기 박막 트랜지스터가 목표로 하는 저가격 유연성 표시소자로의 적용은 적합하지 않다. 최근에는 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리바이닐알콜(polyvinylalcohol), 폴리바이닐페놀, 파릴렌-씨(parylene-C) 및 BCB로부터 선택되는 유기물로 게이트 절연막을을 형성하여 제작한 유기 박막 트랜지스터가 공지되었다. 상기의 방법으로 유기 박막 트랜지스터를 형성할 수는 있지만 단일 소재를 이용하여 절연 특성과 패터닝 특성이 나쁘다는 단점과 작동전압이 수십 V 이상의 고전압을 요구하는 단점이 있다. 따라서 값이 싸고 간단하면서도 대면적이 가능한 유기트랜지스터 제작이 가능한 새로운 유기 절연체의 소재/소자 기술의 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 해당 기술은 플렉서블 유기 전지소자를 제작하기 위해 패턴이 가능한 유기 유전체와 보호용으로 제작된 유전체 층을 포함하는 유전체 게이트 절연막에 관한 기술 TM과 특허를 제공한다. <활용방안 및 기대성과> 해당 기술의 목적은 유기물 절연막을 포함한 유기 반도체 소자 (organic semiconductor; OSC) 제작에 관한 것으로, 특히 패턴이 가능한 유기 유전체와 보호층으로 제작된 무기 유전체 층을 포함하는 유전체 층의 제작 기술을 제공하는 것이다. 통상적으로, 실리콘, 화합물 반도체 등의 무기물 재료 대신 반도체 성질을 가지고 있는 유기물을 이용한 전자 소자 기술은 정보산업분야에서 컴퓨터, 디스플레이, 스마트 카드, 착용 컴퓨터(wearable computer), 전자종이 등의 정보표시, 저장 및 신호 처리에 활용이 가능한 기술이며, 해당 기술에서는 플라스틱 유기 반도체 박막 트랜지스터를 위한 게이트 절연막 제작방법을 제안하고자 한다. 이러한 과점에서 볼 때 유기 반도체를 이용한 전자소자 및 광소자는 기존의 실리콘 중심의 무기물 소자를 완전히 대체할 수는 없으나, 광범위한 분야에서 무기물 소자를 보완 대체하거나 독자적인 특수한 응용 분야를 창출할 것으로 예상된다. 상기 트랜지스터의 채널영역을 이루는 유기물 반도체는 신소재로 반도체 혹은 금속 특성을 보이면서 전기전도도가 매우 높은 장점이 있고, 또한 가벼우면서도 제조 과정이 기존의 Si 반도체 소자보다 간편하기 때문에 저가격, 대면적의 전자소자를 제조하는데 매우 유리한 장점이 있다. 이에, 유기물 반도체를 이용한 새로운 응용소자의 연구가 계속 진행되고 있으며, 의학 및 바이오 분야에도 여러 가지 형태의 연구가 진행되고 있다. 따라서 해당 기술을 통하여 R&D 기관에서는 최적의 유기물 전자소자를 제작할 수 있고, 생산업체에서는 바이오 센서와 같은 분야에 새로운 기술을 접목한 상품을 제작할 수 있을 것으로 기대된다.