Transparent thin film transistors (TTFTs) with active channel oxide layers are currently of great interest in transparent-electronics applications, such as flat panel displays, flexible displays, radio-frequency identification tags, and smart windows. These interests encompass both basic research and industrial applications. For the latter, they are excellent candidates for active matrix organic light emitting diode (AMOLED) backplanes and active matrix liquid crystal displays (AMLCD).
Metal oxide semiconductors have many desirable characteristics: transparency due to their large band gap, high-uniformity in large-scale fabrication applications, environmental stability, and high field-effect. Many transparent oxide semiconductors (TOSs), such as zinc oxide, indium-zinc oxide, zinc-tin oxide, indium-gallium-zinc oxide, and indium oxide have been reported for transparent channel layers in TTFTs. However, TOSs are often prepared by high-cost vacuum-deposition methods, such as RF-magnetron sputtering and pulsed laser deposition.
Solution processed thin film deposition techniques, such as in the sol-gel method, offer many advantages over vacuum-deposition processes: simplicity, high throughput, and low-cost. In addition, it (solution processing) enables direct patterning that could replace conventional photolithographic techniques.
Property of sol-gel derived ZnO, however, is not sufficient to drive display circuits compared to vacuum process. In order to improve the electrical property of ZnO TFTs, heat treatment process was mainly investigated previously. In this study to improve the electrical property of the ZnO TFTs various variables were controlled. In the process of synthesizing solution, concentration and amount of chelating agent were controlled. And thickness of the films and heat treatment conditions were controlled. With optimized conditions, fabricated ZnO TFTs show good electrical property which is sufficient to drive various displays.
평판 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, RF-ID 태그, 스마트 창등으로 응용이 가능한 산화물층을 활성층으로 사용한 투명 산화물 박막 트랜지스터가 각광을 받고 있다. 기초 연구 분야 뿐만아니라 산업적인 측면에서도 큰 관심을 받고 있는 투명 산화물 반도체는 특히 AMOLED나 AMCLD를 구동하는 소자로 활용될 가능성이 높다.
금속 산화물 반도체는 넓은 밴드갭을 갖고 있어서 가시광선 영역에서 투명하고 대면적에서도 좋은 균일도를 보이며 높은 전하 이동도를 보이는 환경친화적인 물질이다. 현재까지 아연 산화물, 인듐-아연 산화물, 아연-주석 산화물, 인듐-갈륨-아연 산화물, 인듐 산화물 등 다양한 종류의 물질을 투명 활성층으로 사용하여 제작된 투명 산화물 박막 트랜지스터가 많이 보고 되었다. 하지만 대부분의 결과들이 RF 스퍼터, pulsed laser deposition 등과 같은 값이 비싼 진공 장비를 사용하여 제작되었다.
솔-젤 방법과 같은 용액 공정에 기반한 박막 증착 방법은 진공 증착 방법에 비해 간단하고 수율이 좋으며 경제적이라는 장점이 있을뿐더러 별도의 공정 없이 바로 패터닝이 가능해 복잡한 기존의 광식각 기술을 사용하지 않아도 된다는 장점이 있다.
하지만 솔-젤 방법으로 제작된 아연 산화물 박막 트랜지스터는 진공 장비를 이용해 제작된 것에 비하여 디스플레이를 구동하기에는 부족한 전기적인 특성을 보인다. 전기적인 특성을 증가 시키기 위하여 기존의 연구에서는 주로 열처리 공정을 중심으로 연구되었다. 본 연구에서는 전기적인 특성을 증가시키기 위하여 다양한 변수들을 조절하여 박막트랜지스터를 제작하였다. 우선 용액을 합성하는 과정에서 아연 전구체의 농도와 킬레이팅제의 양을 조절하였다. 그리고 박막의 두께와 전후 열처리 공정을 조절하여 연구를 수행하였다. 이러한 변수의 조절을 통하여 제작된 아연 산화물 박막 트랜지스터는 다양한 디스플레이를 구동하기에 충분한 전기적인 특성을 보였다.
