Wirkung von Biegen auf die elektrischen Eigenschaften von flexiblen organischen Einkristall-basierte Feldeffekttransistoren

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, zu zeigen, wie sich die Biegung eines flachen Substrats auf die Eigenschaft eines Feldeffekttransistors auswirkt, der auf dem Substrat hergestellt ist. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen zu flexiblen elektronischen Geräten zu beantworten. Einschließlich der Frage, wie das Biegen eines Substrats die Leistung eines Geräts beeinflusst, das organische Transistoren verwendet.

Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie breite quantitative Daten in verschiedenen Biegerichtungen liefert. Und Beweise für die Verpackungsanordnungen in einem organischen Kristall. Bereiten Sie die TCDAP-Probe vor, wie im Textprotokoll beschrieben.

Legen Sie die Probe an ein Ende eines Bootes und laden Sie das Boot in ein Glasschlauch. Laden Sie das Innenrohr in ein längeres Glasrohr und schieben Sie es etwa 17 Zentimeter von der Öffnung entfernt hinein. Laden Sie als nächstes das lange Glasrohr in ein Kupferrohr, das horizontal auf einem Gestell befestigt ist.

Stellen Sie sicher, dass sich das Boot von TCDAP in der Mitte des Heizbereichs befindet, der durch ein Heizband um das Kupferrohr definiert ist. Spülen Sie das PBT-System mit Heliumgas bei einer Durchflussrate von 30 Kubikzentimetern pro Minute. Schalten Sie dann den Transformator ein, um das Heizband auf 310 Grad Celsius aufzuheizen.

Halten Sie diese Temperatur zwei Tage lang aufrecht. Nachdem Sie das System auf Raumtemperatur abgekühlt haben, sammeln Sie die Kristalle aus dem Schlauch. Legen Sie doppelseitiges Klebeband auf ein vorgereinigtes und vorgeschnittenes transparentes Polyethylenterephthalat oder PET-Substrat mit einer Dicke von 200 Mikrometern.

Untersuche die Kristalle unter einem Stereomikroskop. Wählen Sie für die Herstellung von Geräten glänzende Kristalle von guter Qualität mit einer Abmessung von etwa 5 Millimetern x 0,03 Millimetern aus. Platzieren Sie eine Nadel wie TCDAP crystal parallel zur Länge des PET-Substrats auf dem doppelseitigen Klebeband und fixieren Sie es fest.

Tragen Sie unter einem Stereomikroskop kolloidalen Graphit auf Wasserbasis durch eine Mikroliter-Spritzennadel in einer Linie auf, die sich von den beiden Enden des Kristalls erstreckt und als Quelle und Abfluss dient. Warten Sie etwa 30 Minuten, bis der kolloidale Graphit getrocknet ist, und messen Sie den Abstand zwischen den beiden Graphitpunkten unter einem optischen Mikroskop, um die genaue Kanalverbindung zu bestimmen. Verwenden Sie kohlenstoffleitfähiges Klebeband, um das PET-Substrat auf einem mikroskopisch kleinen Objektträger zu befestigen.

Platzieren Sie den Objektträger in der Nähe des Endes des Lähmungsrohrs der Abscheidungskammer. Wiegen Sie null Komma fünf Gramm des Vorläufers des dielektrischen Isolators, Paracyclophan, und platzieren Sie es in der Nähe des Einlasses des Lähmungsrohrs. Pumpen Sie das System auf ein Vakuum von 10 bis minus 2 Torr ab.

Heizen Sie die Lähmungszone in der Nähe der Mitte des Rohrs auf eine voreingestellte Temperatur von 700 Grad Celsius vor und halten Sie diese Temperatur aufrecht. Erhitzen Sie die Paracylophan-Probe auf 150 Grad Celsius. Die Dämpfe des Vorläufers passieren die Lähmungszone, um die Monomere zu erhalten.

Diese kondensiert gegen Ende des Lähmungsrohrs und polymerisiert zu einer Polymerbeschichtung. Nachdem die Polymerisationsreaktion der Lähmung zwei Stunden lang fortgesetzt wurde, kühlen Sie das System ab und entnehmen Sie die Proben aus dem Lähmungsröhrchen. Bestimmen Sie die Dicke der abgeschiedenen dielektrischen Polymerschicht, indem Sie die Stufenhöhe der Polymerschicht auf dem Substrat mit einem Profilometer gemäß den Anweisungen des Herstellers messen.

Tragen Sie den kolloidalen Graphit der Isopropanolbase durch eine Mikroliter-Spritzennadel auf, um eine Linie auf der Rückseite der dielektrischen Schicht über dem Kristall zu bilden, die als Gate-Elektrode dient. Schneiden Sie mit dem Skalpell ein Loch durch den dielektrischen Polymerfilm über dem Bereich der Drainageelektrode, um die darunter liegenden Elektroden für den Anschluss freizulegen. Bringen Sie mit Hilfe eines Ständers in Klemmen die Elektrodensonden aus dem Parameteranalysator in Kontakt mit den Elektroden des Source-Drain-Gates.

Erfassen Sie die IV-Kennlinien bei unterschiedlichen Gate-Potentialen gemäß den Anweisungen des Herstellers. Um die Eigenschaften im Lametta-Zustand zu messen, wickeln Sie die Rückseite des flexiblen PET-Substrats um Zylinder mit unterschiedlichen Radien und fixieren Sie das PET-Substrat an vier Seiten mit Vakuumband auf dem Zylinder. Schließen Sie die Sonden, also die Source-Drain-Gate-Elektroden, an und messen Sie wie bisher die IV-Eigenschaften bei verschiedenen Gate-Potentialen.

Um im Druckzustand zu messen, wickeln Sie die Hälfte der Vorderseite des PET-Substrats um das Ende eines Zylinders, so dass die Elektroden des Source-Drain-Gates des Kristalls dem Zylinder zugewandt sind und dennoch freiliegen. Befestigen Sie das PET-Substrat mit Vakuumband auf dem Zylinder. Schließen Sie abschließend die Sonden an die Elektroden des Source-Drain-Gates an und messen Sie die IV-Eigenschaften bei anderen Gate-Potentialen wie zuvor.

Gezeigt wird der auf einem flexiblen Substrat präparierte Einkristallfeldeffekttransistor mit oberem Kontakt. Zusätzlich zu den schematischen Diagrammen des Biegeversuchs. Die Aufwärtsbiegung oder der Druckzustand wird ebenso dargestellt wie die Abwärtsbiegung oder der Lametta-Zustand.

Eine Überlagerung der Übertragungseigenschaften des TCDAP Single Crystal Based Field Effect Transistor Bausteins im Abwärtsbiegezustand ist hier dargestellt. Eine Überlagerung der Übertragungseigenschaften des TCDAP Single Crystal Based Field Effect Transistor Bauelements im Aufwärtsbiegungszustand ist ebenfalls dargestellt. Diese Diagramme zeigen die gemessene Beweglichkeit als Funktion des Biegeradius für die TCDAP Single Crystal Based Devices, für die Abwärtsbiegung und für die Aufwärtsbiegung.

Die Feldeffektbeweglichkeit des Einkristallgeräts variierte in die entgegengesetzte Richtung, abhängig von der Biegerichtung. Dies kann auf Änderungen in der Packungsanordnung der Moleküle im Kristall zurückzuführen sein. Dieses Experiment dient dazu, die Bauelementeigenschaft organischer Transistoren beim Biegen des Bauelementsubstrats zu verstehen.

In diesem Experiment wurden Einkristalle aus organischem Leiter als Kanalmaterial verwendet. Um methodische Komplikationen zu vermeiden. Die Wahl des Einkristalls in der richtigen Größe und Qualität ist wichtig.

Die Verwendung von doppelseitigem Klebeband ist unerlässlich, um einen konstanten Kontakt zwischen dem organischen Kristall und der dielektrischen Schicht aufrechtzuerhalten, damit ein reproduzierbares Ergebnis erzielt werden kann. Wenn das Ende der Vorrichtung nach oben gebogen wird, um den Druckzustand durch Umwickeln des Zylinders zu erreichen, wird die Vorrichtung am Ende des Zylinders gewickelt, so dass die Hälfte der Vorrichtung Luft ausgesetzt ist. Dies ermöglichte es, wenn der Parameter und der Kontakt mit Elektroden hergestellt werden konnten.

Sie deuten darauf hin, dass im Druckzustand die Beweglichkeit umso mehr zunimmt, je höher die Biegekrümmung ist. Im Lametta-Zustand hingegen nimmt die Beweglichkeit mit höherer Biegekrümmung ab, auch stärker ab. Anstelle der Korrelation zwischen elektronischem Schröpfen und der Beweglichkeit werden die Ergebnisse so rationalisiert, dass sie auf die Änderungen des Abstands zwischen den Molekülen in einem Kristall beim Biegen zurückzuführen sind.

Diese Methode ermöglicht Messungen von Strömen sowohl im Lametta-Zustand als auch im Druckzustand. Was repräsentativer für die reale Situation ist. Und diese Methode ermöglicht es auch, eine Vielzahl von elektrischen Eigenschaften direkt auf einem flexiblen Substrat zu messen.