유기박막트랜지스터 적용을 위한 Soluble Pentacene 박막의 특성연구

A Study of Soluble Pentacene Thin Film for Organic Thin Film Transistor

본 연구에서는 유기박막트랜지스터(OTFT, Organic Thin film Transistor)에 응용을 위해 용액(soluble) 공정을 통하여 제작된 pentacene 박막의 특성을 분석하여 pentacene 박막의 OTFT 소자에 적용 가능성을 조사하였다. Pentacene을 용해시키기 위해 toluene과 chloroform의 두 종류의 용제를 사용하였으며, 이들 용제가 pentacene 박막의 특성에 미치는 영향을 연구하였다. Pentacene 용액은 ITO/Glass 기판위에 spin-coating 법으로 유기 반도체 박막을 제작하여 각 박막의 표면형상, 결정화 특성과 전기적 특성을 조사하였다. AFM을 이용한 표면 형상 관찰 결과 chloroform을 이용한 pentacene 박막이 toluene을 이용한 박막에 비하여 표면 거칠기가 개선되는 경향을 보여주었다. XRD 회절 분석 결과 모든 pentacene 박막 시료에서 결정화가 되지 않은 비정질 형태를 보여주었다. Hall effect measurement 분석 결과 chloroform 용제를 이용한 pentacene 박막이 toluene용제를 사용한 시료에 비해 보다 우수한 전기적 특성을 나타내었다. 즉, chloroform에 용해된 pentacene 박막의 경우 전하농도와 이동도는 -3.225×10¹⁴cm⁻³와 3.5×10⁻¹cm²V⁻¹·S⁻¹를 각각 나타내었다. 또한 비저항은 약 2.5×10²Ω·cm를 얻었다.

In this study, the pentacene thin films were prepared by the soluble process, and characterized fur the application of the organic thin film transistor(OTFT) device. To dissolve the pentacene material, two kinds of solvents such as toluene and chloroform were used, and the effects of these solvents on the properties of pentacene thin films coated on ITO/Glass substrate were investigated. Pentacene thin films were prepared by using spin-coating methode and characterized the surface morphology, crystalline and electrical properties. From the AFM measurement, the surface morphology of the pentacene film dissolved with chloroform was improved compared with the one dissolved with toluene solvent. XRD measurement showed that all prepared pentacene film samples were amorphous crystal phases without crystallization of the films. The electrical properties of the pentacene film dissolved with chloroform showed better results than the ones using toluene solvent by hall measurement system. The carrier concentration and the mobility values of pentacene films using chloroform solvent were found to be -3.225×10¹⁴cm⁻³ and 3.5×10⁻¹cm²·V⁻¹·S⁻¹, respectively. The resistivity was about 2.5×10²Ω·cm.