유기트랜지스터 내부 편재화 준위간 커플링에 의한 계면 전하이동의 비선형적 가속화 현상의 이해

Abstract

유기반도체와 게이트 절연체 간 계면전하이동을 이해하는 것은 고성능 유기메모리, 고안정성유기전계효과 트랜지스터 (이하 유기트랜지스터) 개발에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 계면 간 전하이동의 특이거동, 즉 홀전하가 유기반도체에서 고분자절연체로 이동되어 편재화되는 것이 편재화 준위간의 커플링에 의해 비선형적으로 가속화될 수 있음을 최초로 밝혀내었다. 이의 규명을 위해 rubrene 단결정과 Mylar 절연체를 기반으로 한 유기트랜지스터를 vacuum lamination 공정으로 제작하여 반도체-절연체 계면의 반복적인 전사와 박리에도 안정적인 소자를 개발하였다. Rubrene 단결정과 Mylar film 의 표면을 각각 광유도 산소 확산법과 UV-오존 처리를 통해 결함을 생성시켰다. 그 결과, 계면 간 전하이동과 이에 의한 바이어스 스트레스 효과가 rubrene과 Mylar가 가진 편재화 준위 간 커플링에 의해비선형적으로 급격하게 가속화되었음을 관측하였다. 특히, rubrene 단결정에 있는 적은 밀도의 편재화준위가 계면 간 전하이동을 촉진하는데 가교역할을 함을 밝혀내었다