Among the metal oxide semiconductors, indium tin oxide is attractive because it has high carrier mobility, stability and transparency. But indium is rare in Earth’s crust and toxic. Also it is brittle and cannot be applied to flexible devices. On the other hands, the methods to fabricate the transistors are pulsed laser deposition, atomic layer deposition？, metal organic chemical vapor deposition, etc. These methods require high vacuum, and high temperature conditions, and therefore large scale fabrication is difficult. In this work, we used zinc and aluminum oxides due to their abundance and they can be used to flexible devices. Zinc and aluminum oxides do not make cracks that indium tin oxide makes. And also di-ketone ligands with vinyl moiety were used for photosensitivity. The sol-gel process was used, which does not require high vacuum and high temperature conditions. and enables large scale fabrication. We used photoinitiator for 365 nm irradiation. When the vinyl moiety is exposed by I-line, cross-linking is generated. Then, cross-linking makes zinc aluminum oxide compound insoluble in the developer and patterns of the oxide can be made on the substrate. Furthermore new ligand which has no need of photoinitiator was used. That ligand has amino benzene moiety. Amino benzene has better I-line absorption ability than first ligand when the ligand is exposed by I-line, $\pi$ to $\pi$ * transition occurs. After that, cross-linking is generated by hydrolysis and condensation. Finally, the low temperature solution-processed amorphous oxide thin film transistors were demonstrated using the photosensitive sol-gel process.
Transparent conductive electrode(TCE)는 태양전지 및 디스플레이 등 여러전자 기기에서 트랜지스터 제작에 필요한 요소이다. 구성 요소로 인듐에 주석이 포함된 ITO가 주로 사용 되었으나 인듐의 적은 매장량으로 인해 가격이 비싸고 주석의 독성과 앞으로 개발 될 전자 기기들에 필요할 수도 있는 휘어지는 성질에 있어서 인듐을 포함한 전극이 휘어질 때 금이 가는 단점으로 인해 대체 물질이 지속적으로 연구가 진행되고 있었다. 한편 전극을 포함한 디바이스를 만들기 위해서 패턴이 필요한데 이를 위해서 다양한 증착 방법들이 있는 가운데 산업에서 쓰는 방법은 고온 고압을 사용하여 에너지적인 측면에서 비용이 많이 들고 있다. 본 연구에서는 인듐이 포함된 주석 전극을 대체할 물질로 연구가 진행되고 있는 알루미늄이 도핑된 산화 아연 전극을 저온 저압 공정이 가능한 스핀 코팅 방법으로 전극을 쉽게 패턴까지 만들 수 있는 실험에 대해 연구를 하였다. 패턴을 위해 아연에 작용기가 달려있는 리간드를 결합 시켜 UV 조사시 빛을 받은 부분을 고분자화 시켜 패턴을 성공하였고, 첫 번째 리간드에서는 30 um 패턴과 선행 연구 대비 -22 % 의 공정 시간 감소에 성공하였고 두 번째 리간드에서는 365 파장대에서 감응하는 광개시제를 넣어 바이닐 기들간의 가교반응을 통한 패터닝을 통해 5 um 패턴과 선행 연구 대비 약 -95 % 의 공정 시간 감소에 성공하였다. 최적화를 통한 낮은 면 저항값을 얻어 전극 제작 공정에서 저비용 공정에 크게 이바지 할 것으로 기대 된다.
