Effet de courber sur les caractéristiques électriques des transistors à effet de champ à base de cristal flexible organique unique
Summary
Ce manuscrit décrit le processus de pliage d'un transistor organique unique à base de cristal à effet de champ pour maintenir un dispositif de fonctionnement pour la mesure de la propriété électronique. Les résultats suggèrent que les causes de flexion des changements dans l'espacement moléculaire dans le cristal et donc de la vitesse de saut de charge, ce qui est important dans l'électronique flexible.
Abstract
Le transport de charges dans un semiconducteur organique dépend fortement de la compactation moléculaire dans le cristal, ce qui influence le couplage électronique énormément. Cependant, dans l'électronique mous, dans laquelle les semi-conducteurs organiques jouent un rôle essentiel, les dispositifs seront pliées ou pliées de manière répétée. L'effet de flexion sur l'emballage du cristal et donc le transport de charges est cruciale pour les performances de l'appareil. Dans ce manuscrit, nous décrivons le protocole à plier un seul cristal de 5,7,12,16-tétrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) dans la configuration du transistor à effet de champ et d'obtenir des caractéristiques IV reproductibles lors d'une flexion du cristal. Les résultats montrent que la flexion d'un transistor à effet de champ préparé sur un des résultats flexibles de substrat dans les tendances opposées encore près réversibles dans la mobilité de charge, en fonction de la direction de flexion. Les augmentations de mobilité lorsque le dispositif est courbé vers le haut de grille / couche diélectrique (vers le haut, l'état de compression) et diminue quand êtrent vers le côté cristal / substrat (vers le bas, l'état de traction). L'effet de flexion courbure a également été observée, avec un plus grand changement de mobilité résultant de plus la courbure de flexion. Il est suggéré que les modifications de la distance intermoléculaire π-π lors d'une flexion de, influençant ainsi le couplage électronique et la capacité de transport du transporteur ultérieur.
Introduction
Dispositifs électroniques souples, tels que les capteurs, les affichages et l' électronique portable, sont actuellement conçus et étudiés plus activement, et beaucoup ont même été lancés sur le marché au cours des dernières années 1,2,3,4. Matériaux semi – conducteurs organiques jouent un rôle important dans ces dispositifs électroniques en raison de leurs avantages inhérents, y compris le coût de développement faible, la capacité à préparer en solution ou à de basses températures et, en particulier, leur flexibilité par rapport aux semi – conducteurs inorganiques 5,6. Une attention particulière pour ces appareils électroniques est qu'ils seront soumis à une flexion fréquente. Bending introduit la contrainte dans les composants et les matériaux dans le dispositif. Une performance stable et cohérente est nécessaire que de tels dispositifs sont recourbées. Transistors sont une composante essentielle dans la plupart de ces appareils électroniques, et leur performance en flexion est d'intérêt. Un certain nombre d'études ont abordé cette question de la performance en flexion organique tle film hin transistors 7,8. Bien que les changements de la conductance sur la flexion peuvent être attribuées aux changements de l'espacement entre les grains dans un film mince polycristallin, une question plus fondamentale à poser est de savoir si la conductance peut changer dans un cristal unique lors d'une flexion. Il est bien admis que le transport de charge entre les molécules organiques dépend fortement de couplage électronique entre les molécules et l'énergie de réorganisation impliqués dans l'interconversion entre les Etats neutres et chargées 9. couplage électronique est très sensible à la distance entre les molécules voisines et le chevauchement des orbitales moléculaires frontières. Le pliage d'un cristal bien ordonnée présente souche et peut changer la position relative des molécules dans le cristal. Cela peut être testé avec un seul transistor à effet de champ à base de cristal. Un rapport a utilisé des monocristaux de rubrène sur un substrat flexible pour étudier l'effet de l' épaisseur de cristal lors d'une flexion 10. devices avec des cristaux de nanofils de phtalocyanine de cuivre préparés sur un substrat plat ont été montré pour avoir une plus grande mobilité à la flexion 11. Cependant, les propriétés d'un dispositif plié FET dans des directions différentes ont pas été explorées.
La molécule 5,7,12,16-tétrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) est un matériau semi – conducteur de type n 12. Le cristal de TCDAP a un motif d'emballage monoclinique empilage décalé π-π entre les molécules voisines le long de l'axe de la cellule unitaire à une longueur de cellule de 3,911 Å. Le cristal se développe le long de cette direction d'emballage pour donner de longues aiguilles. La mobilité à effet de champ de type n de mesure maximale dans cette direction a atteint 3,39 cm 2 / V · s. Contrairement à de nombreux cristaux organiques qui sont cassants et fragiles, le cristal de TCDAP se trouve être très flexible. Dans ce travail, nous avons utilisé TCDAP comme canal conducteur et préparé le transistor à effet de champ monocristallin sur un substrat flexible of polyéthylène téréphtalate (PET). La mobilité a été mesurée pour le cristal sur un substrat plat, avec le penchant de l' appareil vers le substrat flexible (vers le bas) ou courbé vers la porte / côté diélectrique (vers le haut). Les données IV ont été analysés sur la base de l'évolution de la distance empilement / couplage entre les voisins molécules.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans cette expérience, un certain nombre de paramètres influencent le succès de la mesure de la mobilité à effet de champ. Tout d'abord, le cristal unique devrait être assez grand pour être fabriqué dans un dispositif à effet de champ pour la mesure de la propriété. Le procédé de transfert physique en phase vapeur (PVT) est celle qui permet de plus grands cristaux à cultiver. En ajustant la température et le débit du gaz porteur d'écoulement, des cristaux de tailles allant jusqu'à un demi-c…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Ministry of Science and Technology, Taiwan, Republic of China through Grant No. 101-2113-M-001-006-MY3.
Materials
| Colloidal Graphite(water-based) | TED PELLA,INC | NO.16053 | |
| Colloidal Graphite(IPA-based) | TED PELLA,INC | NO.16051 | |
| [2,2]Paracyclophane,99% | Alfa Aesar | 1633-22-3 | |
| polyethylene terephthalate | Uni-Onward | ||
| Mini-Mite 1100°C Tube Furnaces (Single Zone) | Thermo Scientific | TF55030A | |
| Agilent 4156C Precision Semiconductor Parameter | Keysight | HP4156 |
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