부산대학교 도서관

최근, 휴대폰, 컴퓨터, 텔레비전 등과 같은 디스플레이는 하루가 빠르게 시대의 흐름에 맞게 발전을 하고 있다. 이와 같은 전자 장치는 언제 어디서나 정보들을 접할 수 있는 유비쿼터스 시대에 맞추어 가볍고, 유연하며 휴대성이 우수한 소자들을 개발하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 신체 부착형과 신체 이식형 디스플레이를 목적으로 차세대 디스플레이의 개발 흐름은 진행되고 있다. 따라서, 차세대 디스플레이 소자를 구동시키기 위한 백 플레인용 thin film transistors (TFTs)는 높은 이동도, 유연성, 경량성, 투명성 등이 요구되고 있으며 최근 저온 공정에서도 높은 이동도를 구현 할 수 있는 산화물 소재를 활성층으로 이용한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 유연성과 경량성을 확보하기 위해서는 얇고 가벼운 폴리머 기판 위에 소자 제작이 요구 되며, 우수한 소자 특성을 구현 할 수 있는 소자 공정 개발이 중요하다.본 연구는 초박형 기판위에 제작할 수 있는 공정과 고분자 기판을 사용했을 시 사용되는 저온 공정에 대한 연구를 진행하였다.먼저, 유연한 전자소자를 제작하기 위한, floating process를 통한 소자 공정에 대한 연구를 진행하였다. 유연한 소자 구현을 위해, 현재까지 물리적인 공정을 사용하였기 때문에 물리적인 힘에 의해 소자들이 오작동하여 수율이 낮다는 단점을 보유하고 있습니다. 이를 해결하기 위해, 물리적인 방법이 아닌 화학적인 방법을 제시한다. 이 방법은 희생층이라는 한 층을 형성시켜 이를 소자 제작 후에 떼어내는 공정이다. 희생층은 초기에 성장 후 사용하였다가 나중에 제거하기 때문에 가격이 저렴해야하며 화학적인 방법으로 제거하기 때문에 그 용매 또한 가격이 저렴해야한다. 따라서, 이를 이용하여 희생층을 성장한 후에 초박형의 기판으로 Parylene-C를 성장하여 기판으로 이용하였다. 그 위에 top-gate TFTs 소자를 제작하였으며, Gate, source, drain electrode들은 sputtering을 이용해Mo를 성장하였고, 활성화 층과 절연체는 a-IGZO와 Al2O3를 각각 sputtering과 ALD를 이용하여 성장하였다. 소자 제작 후, TFTs를 물에 함침시켜 소자와 glass를 분리 시켜 가볍고 유연한 TFTs를 확보했다. 또한, 이를 전기적인 특성과 물리적인 특성을 평가 하였으며, 그 결과, 우수한 TFTs를 확보하였다.고분자 기판을 사용했을 시, 저온공정은 필수적으로 필요하게 된다. 하지만, 현재까지 대략 350 oC에서 열처리를 진행하기 때문에 고분자 기판을 사용했을 때 문제가 있다. 이전 보고에 따르면, H2O에 장기간 노출이 되었을 때 산화물의 산소 공극의 제어를 할 수 있다는 보고가 있다. 그러므로 산화물로 사용되는 channel과 gate dielectric의 산소 공극을 제어하기 위해 저온 (90 oC)에서 장시간 노출을 시켜 이를 개선하고자 연구를 진행하였다. 그러므로 약 12 시간에 노출에 따라 고분자 기판을 사용하며, 극저온에서 TFTs를 제작 할 수 있는 공정을 제안하였다.
Flexible and imperceptible electronic devices have received a lot of attention and have been proposed as the form of chip lens, smart watch, etc. The substrates used for these devices must be flexible and ultrathin, respectively, based on polymer materials. The polymers such as polyamide, polyethylene terephthalate, parylene, etc., are acknowledged as the most suitable as substrates due to thickness controllability, insulating property, compatibility with human skin, durability and processibility, and chemical resistance. In particular, imperceptible devices require the use of the ultrathin and transparent polymer substrates. However, the polymer substrates are easier to be deformed at high temperature at near glass transition temperature and handing is very difficult for the device fabrication process. In order to overcome these obstacles, it is necessary to use rigid substrates when fabricating electronic devices, and thus several approaches using rigid substrates have been suggested as follows: i) elastomeric stamp process; ii) spalling process; iii) process using chemically removable rigid substrates. Considering the requirement of imperceptible devices, such as reproducibility, uniformity, and cracking in the process separating from rigid substrates, the last one is thought to be most suitable.In this study, we introduce floating process using dissoluble sacrificial layers to make flexible substrates, after the device fabrication. The poly vinyl alcohol (PVA) is used as a sacrificial layer because of it outstanding water-soluble. Flexible substrates are parylene with superb properties such as high heat resistance, high chemical resistance, and transparency, etc. The parylene is deposited on the PVA/rigid substrate by chemical vapor deposition (CVD). Also, we thermal-treat these polymer coated samples at temperatures used for the fabrication of TFT devices, and these samples are dipped in water. Finally, the flexible substrates separated from rigid substrates are floated on water. And, we develop novel low temperature process for the fabrication of the ultra-thin oxide TFTs on polymer substrates. The process utilizes the steamed wet water vapor as ambient for the thermal treatment at below 100 oC. The ultra-thin TFTs will be fabricated using floating approach. Here, the polyvinyl alcohol (PVA) is used as a sacrificial layer because of its outstanding water-soluble. Flexible substrates are parylene with superb properties such as high heat resistance, high chemical resistance, and transparency, etc. And, the steamed thermal process will proceed with boiling water, where high humidity and ambient temperature are 89 % and 90 oC, respectively. Finally, the flexible substrates separated from rigid substrates are floated on water.