Photoresponsive Ambipolar Transport Characteristics of Organic Thin Film Transistors Using soluble HB-ant-THT and PCBM composites
- 주제(키워드) Ambiplolar effect , OTFT , Photovoltaic effect
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 주진수
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위구분 석사
- 학과 일반대학원 물리학과
- 원문페이지 97 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000024544
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045642332
초록/요약
용해 가능한 2차원 X 형태 유기공액 분자인 5,5’-(9,10-bis((4-hexylphenyl)ethynyl)anthracene-2,6-diyl)bis(ethyne-2,1-diyl)bis(2-hexyl thiophene)(HBant-THT)와C60의유도체인(6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)의 복합체를 이용하여 유기박막 트랜지스터(OTFT)를 제작하였고, 양극성 전하전달 및 광반응 특성을 연구하였다. 도핑된 p-형 Si과 SiO2층을 각각 게이트 전극과 절연막으로 사용하였고, 그 위에 사진공정(photolithography)을 통해 길이 5μm, 폭 1.9 mm의 채널을 갖는 Au-Au/Al 전극을 형성하였다. 다양한 농도의 HB-ant-THT : PCBM 용액을 스핀코팅 하여 각각의 OTFT 소 자를 제작하였고, 활성층의 결정도를 높이기 위해 110도에서 30분동안 열처리를 한 후 측정하였다. Au-Au/Al 전극을 이용한 트랜지스터 특성 곡선으로부터 HB-ant-THT : PCBM 혼합 비율에 따른 p-형과 n-형의 전하이동도를 측정하였고, 어두운 상태와 빛을 조사한 상태에서의 양극성 전하전달 특성을 비교하였다. Au-Au 전극을 이용한 소자는 어두운 상태에서 PCBM의 농도가 증가 할 수록 정공의 전하이동도는 5.5910−6에서 1.4610−7 cm2/Vs으로 감소하였고, 전자의 전하이동도는 1.0710−6에서 7.6710−5 cm2/Vs 으로 증가하는 경향을 관찰하였다. 동일한 조건에서 Au-Al 전극을 이용한 소자는 정공의 전하이동도는 1.5910−8에서 5.1510−7 cm2/Vs 으로, 전자의 전하이동도는 1.2310−7에서 9.1910−4 cm2/Vs 으로 증가하였다. 빛을 조사한 상태에서 양극성 전하 전달 특성을 측정한 결과 어두운 상태와 비슷한 전하이동도가 측정되었다. Au-Au/Al 두 전극을 이용하여 빛의 조사에 의한 광 기전력 효과를 관찰 하였다. Au-Al 전극에서 PCBM의 농도가 증가함에 따른 에너지 변환 효율이 증가함을 관찰 하였다.
more목차
1 서 론 1
2 이 론 4
2.1 전도성 고분자(Conducting polymer) . . . . .. . . . . . . . . 4
2.2 Field Effect Transistor(FET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 Metal-Oxide-Semiconductor field effect transistor (MOSFET) 8
2.3.1 Metal-Oxide-Semiconductor 접합 . . . . . . . . . . . . 8
2.3.2 MOSFET의 작동 원리 . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.3 전류-전압특성 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Organic thin film transistor (OTFT) . . . . . .. . . . . . . . 31
2.4.1 TFT의 전류-전압 특성 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.2 OTFT의 특징 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4.3 Ambipolar effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5 광 기전력 효과 (Photovoltaic effect) . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.1 유기 태양전지 효율 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3 실 험 41
3.1 OTFT 활성층(Active layer) 시료 .. . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2 FET 단위 소자 제작 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.1 OTFT 활성층(Active layer) 형성 방법 . . . . . . . . . 45
3.3 UV-Visible Absorption Spectrometery
(자외선 및 가시광선 흡수 분광법) . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.4 전류-전압(Ids-Vds) 특성 측정 . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.5 광 조사에 의한 전류-전압(Ids-Vds) 특성 측정 . . . . . . .48
4 실험 결과 및 토의 50
4.1 UV-Visible absorption spectrum
(자외선 및 가시광선 흡수 스펙트럼) . . . . . . . . . . . . . . 50
4.2 Au-Au 전극을 이용한 OTFT의 양극성 전하전달 및 광 반응
특성 결과 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2.1 전류-전압(Ids-Vds) 특성 분석 . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2.2 전하이동도(mobility) 분석 . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.3 Au-Al 전극을 이용한 OTFT의 양극성 전하전달 및 광 반응 특성 결과 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.3.1 전류-전압(Ids-Vds) 특성 분석 . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4 광 기전력 효과(photovoltaic effect) . . . . . . . . . . . . . . 72
5 결 론 76
Bibliography
