본 기술은 PEDOT:PSS 용액에 HAuCl4를 저농도로 첨가해 도핑한 뒤, 선택적으로 친수화한 기판 표면에 적하하여 패턴화된 소스/드레인 전극을 형성하는 유기박막 트랜지스터(OTFT) 전극 제조방법입니다. 소수성 개질과 섀도 마스크 UV/오존 처리로 젖음성 차이를 만들어 PEDOT:PSS가 친수 영역에만 셀프-패터닝되도록 구성됩니다.
PEDOT:PSS는 투명성과 열 안정성이 뛰어나고 용액 공정이 가능하지만, 전기전도도가 낮아 금속 증착 전극이나 무기 전극으로 만든 소자보다 전기적 특성이 떨어지는 문제가 있었습니다. 유기 용매, 이온성 액체, 산 처리 등으로 전도도를 높이려는 시도가 있었으나 전도도 향상 메커니즘에 대한 이해가 부족하고 패턴 전극을 효율적으로 형성하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 10 mM 수준의 소량 HAuCl4 도핑으로 Au 나노입자 형성이나 응집 없이 PEDOT:PSS 사슬의 입체적 재배열을 유도해 전기전도도, 일함수, 전하이동도를 크게 높입니다. 10 mM 도핑 전극의 전하이동도는 순수 PEDOT:PSS 대비 7배 이상 향상되며, 용액에 첨가하는 간단한 공정과 셀프-패터닝으로 진공 증착 없이 전극을 형성할 수 있습니다. 이 기술은 플렉서블 디스플레이, 인쇄 전자회로, 유기 센서용 박막 트랜지스터에 적용될 수 있어 저가 용액 공정만으로 금속 전극에 근접한 성능의 유기 소자 양산을 가능하게 합니다.
본 발명은 교육부의 π-전자분자 기반 n차원 나노구조체의 전하이동 메카니즘 분석 지원을 통해 개발되었습니다.
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