잉크젯 인쇄 전자 소자를 위한 유전층 제작 및 특성 평가

Abstract

최근 플렉서블 전자기기에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 유연기판의 사용이 용이한 인쇄 전자 산업 및 인쇄 전자 기술에 대한 관심도 함께 높아지고 있다. 잉크젯 프린팅은 비접촉식 프린팅 기술로써 노즐로부터 액적을 분사하여 기판 위에 패턴을 직접 인쇄한다. 기존의 포토리소그래피 기술과 비교하여 빠른 패턴 제작이 가능하고, 공정비용을 절감할 수 있으며, 재료의 낭비가 적고 친환경적이다. 이러한 프린팅 공정을 이용하여 인쇄 전자 소자 제작 및 플렉서블 회로, 디스플레이, 센서, 배터리 등의 인쇄 전자 기기에 적용하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. OTFT, OFET, OLED 등 다양한 전자 소자에 대한 연구가 진행되고 있으며, 회로에 필수적인 수동소자인 저항, 인덕터, 커패시터에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 커패시터, 트랜지스터 등 다양한 전자 소자에 사용되는 유전층에 대하여 잉크젯 프린팅 공정 변수에 따른 형상과 두께 변화에 대한 조사를 진행하였다. 또한, 이를 바탕으로 가장 균일한 두께의 유전층을 적용하여 MIM 구조의 커패시터를 제작하는 방법을 제시한다. 유전층을 Slide Glass위에 인쇄하여 조사를 진행하였다. Drop Spacing, 프린팅 횟수를 변화시켜 유전층의 두께를 증가시킬 수 있었으나 Valley to Peak Ratio가 0.2이하인 균일하지 않은 형상을 가짐을 확인하였다. 이에 다른 물성은 비슷하고 증발이 빠른 Solvent를 첨가하여 최대 Valley to Peak Ratio가 0.6인 균일한 유전층을 형성하였다. 이때의 유전층을 하부전극과 상부전극 사이에 인쇄하여 커패시터를 제작하였으며, 성능은 최대 4.5 nF/cm^2을 나타내었다. 여기에 사용된 균일한 두께의 유전층은 TFT와 같은 다층구조의 전자소자에 적용 가능할 것으로 예상된다.