Article
  • A Transparent Cyanated Polyimide Gate Dielectrics for High Performance Organic Field-Effect Transistors
  • Yonghwa Baek#, Xinlin Li*,#, Prerna Chaudhary**, Chan Eon Park, Sung Soo Han**,†, Tae Kyu An***,† , and Se Hyun Kim**,†

  • Polymer Research Institute, Department of Chemical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang 37673, Korea
    *Department of Mechanical Engineering Science, Yeungnam University, Gyeongsan 38541, Korea
    **School of Chemical Engineering, Yeungnam University, Gyeongsan 38541, Korea
    ***Department of Polymer Science & Engineering and IT Convergence, Korea National University of Transportation, 50 Daehak-Ro, Chungju 27469, Korea

  • 고성능 유기전계효과 트랜지스터 구현을 위한 시아노기가 도입된 투명 폴리이미드 절연층 개발
  • 백용화# · Xinlin Li*,# · Prerna Chaudhary** · 박찬언 · 한승수**,† · 안태규***,† · 김세현**,†

  • 포항공과대학교 화학공학과, *영남대학교 엔지니어링사이언스학과, **영남대학교 화학공학부 ***한국교통대학교 나노화학소재공학과 & 정보기술융합학과

Abstract

Polyimides are attractive choices for the formation of films in various industries due to their excellent mechanical, thermal, and chemical stabilities. However, the insolubility of their precursors (poly(amic acid); PAA) and the intrinsically poor optical transmittance of polyimide films have impeded their applications in various fields. In this study, we present newly synthesized cyanated polyimide gate dielectrics, poly(2-cyano-p-phenylene pyromellitimide) (cy-PPI), and applied them to organic field-effect transistors (OFETs). The strongly electron-withdrawing cyano groups of PAA played a critical role in improving the solubility and transparency of the polyimide. The solution-processed cy-PPI films exhibited good dielectric properties, and their smooth surfaces led to a better crystalline morphology in the pentacene film grown over their surfaces. As a result, the good electrical properties (0.15 cm2/Vs of field-effect mobility and 1.2×105 of on/off ratio) were achieved for the pentacene-based cy-PPI OFETs.


폴리이미드는 대부분의 고분자 필름의 단점으로 지적되고 있는 열적, 화학적 취약성을 극복할 수 있는 좋은 재료이다. 이렇게 우수한 특성에도 불구하고, 폴리이미드는 전구체인 폴리아믹산의 낮은 용해도로 인해 가공성이 좋지 않을 뿐만 아니라, 특유의 황토빛을 띠는 성질로 인하여 디스플레이 분야로의 응용이 제한적이다. 본 연구에서는 폴리아믹산의 디아민 단량체에 시아노기(-CN)를 도입하여, 폴리이미드의 우수한 내화학성, 내열성, 전기적특성을 그대로 지니면서도 전자 전이 복합화에 의해 황토색 빛을 띠는 현상을 극복하여 무색 투명한 형태를 띠는 폴리이미드 필름인 poly(2-cyano-p-phenylene pyromellitimide; cy-PPI)를 제조하고 유기전계효과 트랜지스터의 절연층으로 적용시켜보았다. cy-PPI 박막은 우수한 절연특성을 보여주었을 뿐만 아니라, 그 위에서 반도체 결정이 잘 성장하게 해주었다. 그 결과, cy-PPI 절연층이 도입된 펜타센 트랜지스터 소자에서 0.15 cm2/Vs의 전하이동도와 1.2×105의 점멸비의 우수한 전기적 성능을 나타내었다.


Keywords:

Keywords: organic field-effect transistors, gate dielectrics, polyimide, cyano groups

  • Polymer(Korea) 폴리머
  • Frequency : Bimonthly(odd)
    ISSN 0379-153X(Print)
    ISSN 2234-8077(Online)
    Abbr. Polym. Korea
  • 2022 Impact Factor : 0.4
  • Indexed in SCIE

This Article

  • 2019; 43(1): 38-45

    Published online Jan 25, 2019

  • 10.7317/pk.2019.43.1.38
  • Received on Jun 25, 2018
  • Revised on Sep 7, 2018
  • Accepted on Sep 19, 2018

Correspondence to

  • Sung Soo Han**, Tae Kyu An*** , and Se Hyun Kim**
  • **School of Chemical Engineering, Yeungnam University, Gyeongsan 38541, Korea
    ***Department of Polymer Science & Engineering and IT Convergence, Korea National University of Transportation, 50 Daehak-Ro, Chungju 27469, Korea

  • E-mail: sshan@yu.ac.kr, taekyu1985@ut.ac.kr, shkim97@yu.ac