유기 반도체 나노와이어 기반 양극성 유기 전계 효과 트랜지스터 응용 연구

Abstract

최근 몇 년 동안 유기 전자 소자 연구는 용액 처리, 대규모 가공, 저렴한 비용 등의 많은 이점으로 인해 크게 진전해 왔다. 이러한 소자 중 양극성 유기 전계 트랜지스터는 전자 기기에서 중요한 구성 요소로 작용한다. 이전 연구에서는 이중층 형성 및 N 및 P형 반도체의 혼합과 같은 다양한 기술을 사용하여 양극성 유기 전계 효과 트랜지스터를 제작하는 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이러한 방법들은 위치 선택성이 없는 등의 몇 가지 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 스탬프를 사용하여 P-형 유기 반도체를 나노 와이어 구성으로 패턴화하고 동시에 N-형 유기 반도체 물질로 캡슐화하여 이중층 구조의 유기 나노 와이어를 제작하는 새로운 방법을 제안한다. 이 방법은 나노 패턴화와 동시에 캡슐화가 가능하므로 기존 방법들보다 더욱 효율적으로 제작할 수 있다. 반도체 나노 와이어의 크기는 SEM 및 AFM 분석을 통해 확인된 대로 약 500nm의 폭과 100nm의 높이로 구성되어 있으며 구조적 결함이 없음을 확인하였다. 이 방법으로 제작된 양극성 유기 전계 효과 트랜지스터의 양극성 전송 특성은 전자와 정공의 이동성이 균형을 이룰 수 있기 때문에 다양한 전하 이동 기능이 필요한 유기 집적 회로 및 센서와 같은 전자 기기를 간편하고 효율적으로 제작할 수 있다는 가능성을 보여준다. 이러한 연구는 배열과 유기 p-n 이종 접합 나노와이어 제작을 통해, 미래 전자 기기의 발전을 위한 새로운 길을 제시하고 새로운 양극성 유기 전자 소자 제작 방법으로 활용될 수 있을 것이다. |In recent years, research on organic electronic devices has made significant progress due to many advantages such as solution processing, large-scale fabrication, and low cost. Among these devices, ambipolar organic field-effect transistors (OFETs) play an important role as a crucial component in electronic devices. Previous research has been conducted on producing ambipolar OFETs using various techniques such as bilayer formation and blending of N- and P-type semiconductors. However, these methods have several drawbacks, such as a lack of positional selectivity. In this study, a new method is proposed to produce bilayered organic nanowires by patternizing P-type organic semiconductors into a nanowire structure using a PDMS (Polydimethylsiloxane) stamp while simultaneously encapsulating them with N-type organic semiconductor material. This method can produce organic nanowires more efficiently than previous methods since it enables simultaneous patterning and encapsulation. The size of the semiconductor nanowires was confirmed to be approximately 500 nm in width and 100 nm in height through SEM and AFM analysis. The use of this method to produce ambipolar OFETs has demonstrated their potential for efficient and convenient production of electronic devices such as organic integrated circuits and sensors that require various charge transport functions. This is due to the ambipolar transport characteristics of these OFETs, which balance the mobility of electrons and holes. This research suggests new method for the development of future electronic devices through the fabrication of arrays and organic p-n heterojunction nanowires and can be utilized as a new method for producing ambipolar organic -electronic devices.