실온 슬롯 머신 쿠폰에 의해 처음으로 유기 박막 트랜지스터 형성; 온도 온도 확립 온도 온도가 1 ° C의 온도 상승없이

2014 년 5 월 8 일

연구 배경
다양한 슬롯 머신 쿠폰 기술을 사용하는 가용성 유기 반도체 및 금속 잉크를 패턴하는 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 제품은 반도체 전자 제품의 현재 제조 비용을 극적으로 낮추며 환경 친화적 인 상향식 방법입니다(9)를 사용하여 장치가 제작 될 것으로 예상됩니다. 특히, 유기 TFT가 슬롯 머신 쿠폰를 통해 제조 될 수 있다면, 유연한 전자 용지 및 디스플레이와 같은 비 전통적인 전자 제품은 저비용 슬롯 머신 쿠폰를 통해 가능해진 것으로 여겨집니다.
한편, TFT는 소스/배수 전극, 반도체 층, 절연 층 및 게이트 전극을 포함하여 4 개의 층 이상의 적층 구조를 가지고 있으며, 장치 제조에는 마이크론 순서의 정밀 슬롯 머신 쿠폰가 필요합니다. 따라서, 플라스틱이나 종이와 같은 내열성이 낮은 유연한 기판에 요소를 제조 할 때, 공정이 기판의 팽창 또는 파손을 유발하지 않는 저온에 있어야한다. 그러나, 현재 사용되는 모든 코팅 전도성 재료는 고온 (100-200 ° C 이상)에서 발사를 필요로하기 때문에, 기판은 열 에너지가있는 특수 플라스틱 또는 유리 같은 재료를 사용하는 것 외에는 선택의 여지가 없었다. 따라서, 실온에서 약 60 ° C의 저온에서 슬롯 머신 쿠폰 할 수있는 새로운 방법의 개발은 실제 적용에 필수적인 것으로 간주되었지만 지금까지는 실현되지 않았습니다.

연구 내용 및 결과
이 연구에서, 우리는 유기 TFT를 구성하는 모든 구성 요소가 실온에서 만들 수있는 "실온 인쇄 전자 장치"를 깨달았으며, 열처리가 필요하지 않은 공정을 사용하여 1 ° C만큼 온도를 증가시키지 않고 인쇄하여 원소를 생성하는 "실온 인쇄 전자 장치"를 달성했습니다. 특별한 문제는 전극을 구성하는 재료였으며, 기존의 금속 나노 잉크 및 전도성 중합체는 100 내지 200 ℃ 이상의 온도에서 가열 처리에 필요했다. 우리는 고온 공정이 필요한 이유를 알아 내기 위해 재료로 돌아가서 금속 나노 잉크가 단열 리간드를 사용하기 때문에 열처리가 필요하다는 사실에 중점을 두었습니다. 금속 나노 입자에 방향족 리간드를 도입함으로써, 본 발명자들은 실온에서 코팅 및 건조에 의해 단순히 금속 수준 전도도를 나타낼 수있는 금속 나노 인크를 개발했다 (도 1 (a)). 결과적으로, 금속 잉크는 적용 후 베이킹없이 금속 필름을 형성하고 9 x 10-67265_73722 V-1​​S-1달성되었습니다.


또한, 슬롯 머신 쿠폰에 의한 전극을위한 정밀 패터닝 기술로서, 우리는 미세 친수성 및 소수성 영역이 표면에 형성되고 습관이 습윤성의 차이를 사용하여 친수성 영역에만 적용되는 선택적 필름 형성 기술을 확립 하였다. 표면에 미세 친수성 및 소수성 영역을 형성하는 엑시머 광 조사 장치(10)(도 2 (a), (b)) 및 진공 자외선 (VUV) 조사에 의한 수비 펠트 폴리머의 표면 변형 처리. 친수성 및 소수성 패턴을 실용적으로 작게 만들기 위해, 짧은 파장 VUV 광은 광고 마스크를 사용하여 Ushio Electric에 의해 제조 된 엑시머 조명 조사 장치 (파장 : 172 nm)를 사용하여 선택된 영역에만 조사되었다. 이 기술의 장점은 대기 과정에 의해 온도 상승없이 기판 표면에 미세 친수성 및 소수성 패턴을 형성 할 수 있다는 것입니다. 전극은 진공 증착없이 슬롯 머신 쿠폰하여 형성 될 수 있습니다 (그림 2 (c)). 금속 나노 잉크는 친수성 영역에서만 코팅되고 증착되므로 전극은 VUV로 조사 된 형태로 형성됩니다. 실온 전도성 금속 잉크로 제조 된 전극의 예는도 2 (d) 및 (e)에 도시되어 있으며, 최대 선 너비가 약 10 μm 인 배선이 형성 될 수 있음이 확인된다.


상기 언급 된 선택적 코팅 기술을 사용하여, 모든 유기 TFT 층은 실온에서 유연한 기판에 슬롯 머신 쿠폰 할 수 있습니다. 아래의 예에서, 실온 슬롯 머신 쿠폰 공정을 사용하여 수백 개의 유기 TFT가 플라스틱 기판에 벌크로 슬롯 머신 쿠폰된다 (도 3 (a)). 소스 및 배수 전극의 4 층, 유기 반도체 층, 게이트 절연 층 및 게이트 전극은 완전한 패터닝 후에 적층되므로 각 요소는 원소 사이의 크로스 스토크 및 누출 전류와 같은 문제를 일으키지 않고 독립적으로 작동 할 수 있습니다 (그림 3 (b)). 실온 슬롯 머신 쿠폰에 의한 유기 TFT의 출력 특성 (그림 3 (c)) 및 전송 특성 (도 3 (d))이 제시되어있다. 이러한 특성은 슬롯 머신 쿠폰 된 유기 TFT가 이상적인 박막 트랜지스터로 작동 함을 나타냅니다. 요소의 평균 이동성 값은 7.9 cm2 V-1S-1를 추정 할 수있었습니다.



이번에 실온 슬롯 머신 쿠폰 전자 제품이 개발되면 장치를 제조 할 때 가열이 필요하지 않습니다. 기판에 열 손상을 일으키지 않기 때문에 모든 재료의 모든 표면에 요소를 슬롯 머신 쿠폰 할 수 있습니다. 아래는 열에 민감한 종이 기판에서 유기 TFT 요소를 슬롯 머신 쿠폰하는 예입니다. 상업적으로 이용 가능한 잉크젯 페이퍼 (약 50-60 ° C 약 50-60 ° C)를 기판으로 사용 하였다. 이 논문은 약 60 ° C에서 가열 된 경우에도 크게 악화되므로 장치의 슬롯 머신 쿠폰는 실온 공정을 통해서만 달성 할 수 있습니다. 그것이 잉크젯 용지임을 입증하기 위해, NIMS 로고는 홈 잉크젯 프린터를 사용하여 용지 표면에 슬롯 머신 쿠폰 한 다음 약 500 개의 유기 TFT를 매트릭스로 형성했습니다 (그림 4 (a) 및 (b)). 요소의 확대 된 사진을 보면, 우리는 홈 잉크젯의 점에 비해 훨씬 더 미세한 요소를 슬롯 머신 쿠폰 할 수 있음을 알 수 있습니다 (그림 4 (c)). 그림 4 (d)는 종이 표면에 슬롯 머신 쿠폰 된 유기 TFT의 작동 특성을 보여줍니다. 종이 표면의 불균일 함은 플라스틱 기판의 원소보다 약간 열등하지만 원소의 평균 이동성은 2.5 cm2 V-1S-1를 추정 할 수있었습니다.


파급 효과 및 미래 개발
이 연구에서 개발 된 실온 슬롯 머신 쿠폰 전자 기술은 세계에서 처음 실현 된 최종 저온 공정입니다. 기존의 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 장치를 사용하여 유기 TFT와 같은 전자 장치를 제조하려면 100-200 ° C 이상의 소성이 여러 번 필요했지만이 연구의 과정에는 가열이 필요하지 않습니다. 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 제품은 폭이 1m 이상인 큰 유연한 기판을 사용하기위한 것이며, 열로 인한 기질의 팽창 및 수축은 치명적인 문제였습니다. 실온 슬롯 머신 쿠폰 전자 제품을 사용함으로써, 열로 인한 기판의 변형이 완전히 억제되어, 처음으로 넓은 영역에서 고정밀 슬롯 머신 쿠폰를 수행 할 수 있습니다. 이것은 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 제품에 대한 연구를 극적으로 가속화 할 것으로 예상됩니다.
또한,이 연구의 장점은 장치를 가열없이 대기 하에서 제조 할 수있어 이전에 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 제품에 의해 대상으로 간주되지 않은 재료의 표면에 장치를 자유롭게 제작할 수 있다는 것입니다. 구체적으로, 종이, 천 및 인간 피부와 같은 생체 물질은 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.

연구팀의 Kanehara Masayuki 부교수는 2012 년 8 월 29 일 CEO로 Colloidal Inc.를 설립하고 Fire-Free Nano Ink를 판매했습니다.

게시 된 논문
제목 : π- 접합 금 나노 입자를 가진 유기 박막 트랜지스터의 실온 슬롯 머신 쿠폰
저자 : Takeo Minari*, Yuki Kanehara, Chuan Liu, Kenji Sakamoto, Takeshi Yasuda, Asuka Yaguchi,
　　　　Shigemi Tsukada, Kei Kashizaki 및 Masayuki Kanehara*
잡지 : 고급 기능성 재료
게시 날짜 : 곧 출시

용어집
(1) 슬롯 머신 쿠폰농 박막 트랜지스터
활성 층으로 슬롯 머신 쿠폰 반도체를 사용하는 박막 트랜지스터 유형. 박막 트랜지스터는 기본적으로 소스, 배수 및 게이트의 3 개의 터미널로 구성된 요소를 전환하며 주로 디스플레이의 뒤면에 사용됩니다.

(2) 슬롯 머신 쿠폰 전자 제품
기존의 반도체 제조 기술과 달리 전자 제조 기술은 슬롯 머신 쿠폰 기술을 사용하여 전자 장치, 회로 등을 형성하는 데 사용됩니다. 이것은 금속 또는 반도체 재료를 잉크 화하여 기판 표면에 패턴 화함으로써 수행됩니다. 고가의 진공 장비가 사용되지 않고 처리량이 높을 것으로 예상되므로 전자 비용이 줄어들 것으로 예상됩니다.

(3) 금속 나노 입자 잉크
금속은 크기가 약 1-100 nm의 입자로 만들어지고 리간드를 사용하여 용액에 분산되며, 금속 잉크로 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 장치에 사용될 수 있습니다. 일반적으로, 절연 리간드가 사용되며, 적용 후 베이킹에 의해 금속 필름을 얻을 수있다.

(4) 리간드
배위 결합이라는 결합을 통해 금속과 복합체를 슬롯 머신 쿠폰하는 화합물. 금속 나노 입자에서, 리간드는 코어의 주변에 결합하여, 나노 입자가 용액에도 안정적으로 존재할 수 있으며 응집을 방지하는 역할을한다.

(5) 방향족 분자
벤젠 및 티 오펜과 같은 주기적 불포화 슬롯 머신 쿠폰 분자. 일부 재료는 방향족 고리에 존재하는 π 전자의 작용으로 인해 전기 전도성을 나타냅니다.

(6) 이동성
전자 (또는 구멍)가 재료를 통과하는 속도를 나타냅니다. 또한 박막 트랜지스터의 작동 속도의 지표로도 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 단위는 CM2 V-1S-1.

(7) 비정질 실리콘 박막 트랜지스터
반도체 층으로서 비정질 실리콘을 사용하는 박막 트랜지스터. 비정질 실리콘은 박막 트랜지스터의 재료로 널리 사용됩니다.

(8) IGZO TFT (IGZO Thin-Film Transistor)
활성 층으로서 IN, GA, Zn 및 O로 제조 된 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터. 비정질 실리콘 TFT보다 이동성이 높기 때문에 최근 몇 년간 스마트 폰 용 고급 디스플레이에 사용되었습니다.

(9) 상향식 방법
필요한 재료를 쌓아서 반도체 장치를 제조하는 방법. 기존의 하향식 방법에서, 재료의 불필요한 부분을 긁어 내고 버려서 요소를 제작했습니다. 슬롯 머신 쿠폰 된 전자 제품에 고유 한 상향식 방법은 폐기물이없는 필요한 재료 만 사용하여 환경 친화적 인 제조 공정입니다.

(10) 엑시머 라이트 조사 장치
희귀 가스의 엑시머 방출을 사용하는 단락 자외선 조사 장치. 여기서, XE 가스 램프가 사용되며, 파장 172 nm의 단색 광은 조사 될 수있다.

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<이 문제에 대한 연락>
(연구 내용에 관한)
국제 재료 및 재료 연구 연구소 독립 행정 기관, 국제 Nanoarchitectonics Research Center
Mana Independent 연구원 Mitsunari Takeo
전화 : 029-860-4918
URL :

슬롯 머신 쿠폰 Advanced Research Core, 학제 간 퓨전
조교수 (특별 약속) Kanehara Masayuki
전화 : 086-251-8709
URL :

Colloidal Inc.
Masayuki Kanehara, CEO
URL :

(발표자)
홍보 사무소, 자재 연구 연구소, 독립 행정 기관
1-2-1 Sengen, Tsukuba City, Ibaraki 현 305-0047
전화 : 029-859-2026, 팩스 : 029-859-2017

슬롯 머신 쿠폰, 기획 및 홍보 부서, 총무 및 계획 부서
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전화 : 044-520-5151

(젊은 연구 보조금 프로젝트에 관하여)
새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직, 혁신 홍보 부서
Shiga Nobuyoshi
전화 : 044-520-5170