유연 박막 트랜지스터 적용을 위한 유-무기 하이브리드 절연막에 대한 연구

Abstract

본 논문에서는 유연 디스플레이 적용을 위하여poly(methyl methacrylate) (PMMA)와 Zirconium acrylate (ZrA) 절연막이 적용된 고성능 Indium Gallium Tin Oxide (IGTO) 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistors, TFTs)에 관한 연구를 진행하였다. PMMA와 ZrA는 구조적으로 비슷한 같은 아크릴 계열을 가지고 있기 때문에 추가적인 첨가제나 촉매 또는 UV 조사 없이 높은 혼화성을 보이며, 우수한 네트워크가 형성되었다. 그로인한 박막 치밀도 개선으로 유기물의 무른 특성이 보완되었고, PMMA의 수분 방지 효과로 인한 -OH 비율 감소 및 Zr의 high-k 특성으로 인해 유전상수 증가 등의 상호보완 효과를 나타나게 되었다. PMMA와 ZrA의 최적의 조성 비율에서 하이브리드 절연막은 1MV/cm의 전계에서 5.5의 높은 유전 상수와 1.7 × 10-8의 낮은 전류밀도 값을 가졌다. 유리기판에서 하이브리드 절연막이 적용된 IGTO Top gate TFT는 150 ℃의 저온 공정에서 히스테리시스 없이 35.3 cm2/Vs의 전계 이동도 (Field Effect Mobility, μFE), 0.32 V/decade의 부문턱 기울기 (Subthreshold Swing, SS), -3 V의 문턱 전압 (Threshold Voltage, VTH), 그리고 4.3 × 106의 점멸비 (ION/OFF)의 고성능 전기적 특성을 보였다. 또한 하이브리드 절연막의 유연한 특성으로 polyimide 기판에서 2 mm의 매우 작은 곡률 반경으로 100회 반복 굽힘 시험에도 전기적 특성을 유지하였다.