Влияние на изгиб электрических характеристик Гибкая Organic монокристалл на основе полевых транзисторов
Summary
Эта рукопись описывает процесс Гибка органического монокристалла на основе полевого транзистора для поддержания функционирования устройства для измерения электронных свойств. Полученные результаты свидетельствуют о том, что изгибающие вызывает изменения в молекулярном расстояния в кристалле и, следовательно, в скорости со скачкообразным изменением заряда, который играет важную роль в гибкой электроники.
Abstract
Переноса заряда в органическом полупроводнике сильно зависит от упаковки молекул в кристалле, который влияет на электронную связь безмерно. Тем не менее, в мягкой электроники, в которых органические полупроводники играют важную роль, устройства будут перегибать неоднократно. Влияние на изгиб кристаллической упаковки и, следовательно, переноса заряда имеет решающее значение для эксплуатационных характеристик устройства. В этой рукописи, мы описываем протокол согнуть монокристалл 5,7,12,16-тетрахлор-6,13-diazapentacene (TCDAP) в конфигурации транзистора полевого и получить воспроизводимые характеристики IV при изгибе кристалла. Результаты показывают, что искривление полевой транзистор, подготовленный на гибкой подложке в результатах почти обратимых еще противоположных тенденций в подвижности зарядов, в зависимости от направления изгиба. Увеличение подвижности, когда устройство изгибается в сторону верхнего затвора / диэлектрического слоя (вверх, сжимающая состояния) и уменьшается, когда будетнт в направлении стороны кристалл / подложка (вниз, растягивающее состояние). Было также отмечено влияние изгиба кривизны, с большим изменением подвижности в результате более высокой кривизны изгиба. Предполагается, что межмолекулярные изменения π-π расстояние при изгибе, влияя тем самым на электронную муфту и последующего переноса носителей способности.
Introduction
Мягкие электронные устройства, такие как датчики, дисплеи и носимой электроники, в настоящее время разрабатываются и более активно исследуются, и многие из них даже был запущен на рынке в последние годы 1,2,3,4. Органические полупроводниковых материалов , играют важную роль в этих электронных устройств из – за присущих им преимуществ, в том числе низкая стоимость разработки, возможность быть приготовлены в виде раствора или при низких температурах, и, в частности, их гибкость по сравнению с неорганическими полупроводниками 5,6. Один особое внимание для этой электроники является то, что они будут подвергаться частым изгибом. Гибка вносит напряжение в компонентах и материалах внутри устройства. Стабильное и последовательное выполнение требуется, поскольку такие устройства согнуты. Транзисторы являются жизненно важным компонентом в большинстве этих электроники, и их производительность при изгибе представляет интерес. Ряд исследований рассмотрел этот вопрос производительности при изгибе органического тхин пленки транзисторов 7,8. В то время как изменения проводимости при сгибании может быть связано с изменением расстояния между зерна в поликристаллической тонкой пленки, более фундаментальный вопрос, чтобы спросить, может ли проводимость изменяться в пределах одного кристалла при изгибе. Хорошо Принято считать , что перенос заряда между органическими молекулами сильно зависит от электронной связи между молекулами и энергии , участвующих в реорганизации взаимопревращения между нейтральных и заряженных состояний 9. Электронная муфта очень чувствительна к расстоянию между соседними молекулами и перекрытия граничных молекулярных орбиталей. Изгиб хорошо упорядоченного кристалла вносит напряжение и может изменить относительное положение молекул внутри кристалла. Это может быть проверено с помощью одного кристалла на основе полевого транзистора. В одном из отчетов используется монокристаллы рубрена на гибкой подложке для изучения влияния толщины кристалла при изгибе 10. Deдемонстрировались с пороками фталоцианина меди кристаллов нанопроволок , приготовленных на плоской подложке , чтобы иметь более высокую подвижность при изгибе 11. Однако свойства для устройства с согнутой FET в разных направлениях не были изучены.
Молекула 5,7,12,16-тетрахлор-6,13-diazapentacene (TCDAP) представляет собой полупроводниковый материал 12 п-типа. Кристалл TCDAP имеет моноклинную упаковочный мотив со сдвинутыми π-л укладкой между соседними молекулами вдоль оси элементарной ячейки при длине ячейки 3.911 Å. Кристалл растет вдоль этого направления упаковки, чтобы дать длинные иглы. Максимальное п-типа полевой подвижности измеряется вдоль этого направления достигла 3,39 см 2 / В · сек. В отличие от многих органических кристаллов, которые являются хрупкими и ломкими, TCDAP кристалл оказывается очень гибким. В этой работе мы использовали TCDAP в качестве проводящего канала и подготовили монокристаллического полевой транзистор на гибкой подложке OF полиэтилентерефталат (ПЭТ). Мобильность была измерена для кристалла на плоской подложке, с согнутой устройства по направлению к гибкой подложке (вниз) или изогнут в сторону ворот / диэлектрической стороне (снизу вверх). IV Данные анализировались на основе изменений в расстоянии штабелирование / соединение между соседними молекулы.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом эксперименте ряд параметров влияет на успешное измерение подвижности полевом. Во-первых, монокристалл должен быть достаточно большим, чтобы быть изготовлены в полевом устройстве для измерения свойств. Способ физического переноса пара (PVT) является тот, который позволяет более к…
Disclosures
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 |
References
- Sekitani, T., Zschieschang, U., Klauk, H., Someya, T. Flexible Organic Transistors and Circuits with Extreme Bending Stability. Nat. Mater. 9, 1015-1022 (2010).
- Yang, Y., Ruan, G., Xiang, C., Wang, G., Tour, J. M. Flexible Three-Dimensional Nanoporous Metal-Based Energy Devices. J. Am. Chem. Soc. 136, 6187-6190 (2014).
- Zhan, Y., Mei, Y., Zheng, L. Materials Capability and Device Performance in Flexible Electronics for the Internet of Things. J. Mater. Chem. C. 2, 1220-1232 (2014).
- Zhang, L., Wang, H., Zhao, Y., Guo, Y., Hu, W., Yu, G., Liu, Y. Substrate-Free Ultra-Flexible Organic Field-Effect Transistors and Five-Stage Ring Oscillators. Adv. Mater. 25, 5455-5460 (2013).
- Jedaa, A., Halik, M. Toward Strain Resistant Flexible Organic Thin Film Transistors. Appl. Phys. Lett. 95, (2009).
- Nomura, K., Ohta, H., Takagi, A., Kamiya, T., Hirano, M., Hosono, H. Room-Temperature Fabrication of Transparent Flexible Thin-Film Transistors Using Amorphous Oxide Semiconductors. Nature. 432, 488-492 (2004).
- Sekitani, T., et al. Bending Experiment on Pentacene Field-Effect Transistors on Plastic Films. Appl. Phys. Lett. 86, 073511 (2005).
- Tseng, C. -. W., Huang, D. -. C., Tao, Y. -. T. Organic Transistor Memory with a Charge Storage Molecular Double-Floating-Gate Monolayer. ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 9767-9775 (2015).
- Coropceanu, V., Cornil, J., da Silva Filjo, D. A., Olivier, Y., Silbey, R., Bredas, J. L. Charge Transport in Organic Semiconductors. Chem. Rev. 107, 926-952 (2007).
- Briseno, A. L., et al. High-Performance Organic Single-Crystal Transistors on Flexible Substrates. Adv. Mater. 18, 2320-2324 (2006).
- Tang, Q., et al. Organic Nanowire Crystals Combing Excellent Device Performance and Mechanical Flexibility. Small. 7, 189-193 (2011).
- Islam, M. M., Pola, S., Tao, Y. -. T. High Mobility N-Channel Single-Crystal Field-Effect Transistors Based on 5,7,12,14-Tetrachloro-6,13-Diazapentacene. Chem. Commun. 47, 6356-6358 (2011).
- Weng, S. Z., et al. Diazapentacene Derivatives as Thin-Film Transistor Materials: Morphology Control in Realizing High-Field-Effect Mobility. ACS Appl. Mater. Interfaces. 1, 2071-2079 (2009).
- Kloc, C., Simpkins, P. G., Siegrist, T., Laudise, R. A. Physical Vapor Growth of Centimeter-Sized Crystals of Α-Hexathiophene. J. Cryst. Growth. 182, 416-427 (1997).
