Efecto de doblez en las características eléctricas de los transistores de efecto de campo basados ​​en cristal orgánico único flexible

El objetivo general de este trabajo es demostrar cómo la flexión de un sustrato plano afectará la propiedad de un transistor de efecto de campo, que se prepara sobre el sustrato. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en dispositivos electrónicos flexibles. Por ejemplo, cómo la flexión de un sustrato influirá en el rendimiento de un dispositivo que utiliza transistores orgánicos.

La principal ventaja de esta técnica, es que los datos cuantitativos son amplios, en varias direcciones de flexión. Y evidencia sobre los arreglos de empaque en un cristal orgánico. Prepare el ejemplo TCDAP como se describe en el protocolo de texto.

Coloque la muestra en un extremo de un bote y cargue el bote en una cámara de vidrio del aire. Cargue la cámara de aire en un tubo de vidrio más largo y empújela unos 17 centímetros desde la abertura. A continuación, cargue el tubo de vidrio largo en un tubo de cobre fijado horizontalmente en un estante.

Asegúrese de que el bote de TCDAP esté ubicado en el medio del área de calentamiento, definida por una banda de calentamiento alrededor del tubo de cobre. Purgue el sistema PBT con gas helio a un caudal de 30 centímetros cúbicos por minuto. Luego, encienda el transformador para calentar la banda de calentamiento a 310 grados Celsius.

Mantener a esta temperatura durante dos días. Después de enfriar el sistema a temperatura ambiente, recoja los cristales de la cámara de aire. Coloque cinta adhesiva de doble cara sobre un sustrato de tereftalato de polietileno transparente o PET de 200 micras de espesor previamente limpiado y precortado.

Examina los cristales bajo un microscopio estereoscópico. Seleccione cristales brillantes de buena calidad, con una dimensión de aproximadamente 5 milímetros por 0,03 milímetros para la fabricación del dispositivo. Coloque una aguja como un cristal TCDAP paralela a la longitud del sustrato de PET en la cinta de doble cara y fíjela de forma segura.

Bajo un microscopio estereoscópico, aplique grafito coloidal a base de agua a través de una aguja de jeringa de microlitros, en una línea que se extienda desde los dos extremos del cristal, actuando como fuente y drenaje. Espere unos 30 minutos para que el grafito coloidal se seque y mida la distancia entre los dos puntos de grafito bajo un microscopio óptico para determinar el enlace de canal exacto. Utilice cinta conductora de carbono para fijar el sustrato de PET en un portaobjetos microscópico.

Coloque el portaobjetos cerca del extremo del tubo de parálisis de la cámara de deposición. Pesar cero coma cinco gramos del precursor del aislante dieléctrico, Paracyclophane, y colocarlo cerca de la entrada del tubo de parálisis. Bombee el sistema a un vacío de 10 por menos 2 torr.

Precaliente la zona de parálisis cerca del centro del tubo a una temperatura preestablecida de 700 grados Celsius y manténgala a esta temperatura. Calentar la muestra de paracylophane a 150 grados centígrados. Los vapores del precursor, pasarán a través de la zona de parálisis, para dar los monómeros.

Que se condensará cerca del extremo del tubo de parálisis y se polimerizará para formar un recubrimiento de polímero. Después de que la reacción de polimerización por parálisis continúe durante dos horas, enfríe el sistema y saque las muestras del tubo de parálisis. Determine el espesor de la capa dieléctrica de polímero depositada, midiendo la altura del escalón de la capa de polímero en el sustrato utilizando un perfilómetro de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

Aplique el grafito coloidal a base de isopropanol a través de una aguja de jeringa de microlitros, para formar una línea en la parte posterior de la capa dieléctrica, por encima del cristal, para que sirva como electrodo de puerta. Use el bisturí para cortar un orificio a través de la película dieléctrica polimérica, por encima del área del electrodo de drenaje de la fuente para exponer los electrodos debajo para la conexión. Con la ayuda de un soporte en abrazaderas, ponga las sondas de electrodos del analizador de parámetros en contacto con los electrodos de la compuerta de drenaje de la fuente.

Registre las características IV a diferentes potenciales de puerta de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Para medir las propiedades en el estado de oropel, envuelva la parte posterior del sustrato de PET flexible alrededor de cilindros de diferentes radios y fije el sustrato de PET al cilindro en cuatro lados con cinta de vacío. Conecte las sondas, de modo que la fuente de drenaje electrode y mida las características IV a diferentes potenciales de puerta, como antes.

Para medir en el estado de compresión, envuelva la mitad de la parte frontal del sustrato de PET alrededor del extremo de un cilindro, de modo que los electrodos de la compuerta de drenaje de la fuente del cristal estén orientados hacia el cilindro y, sin embargo, aún estén expuestos. Fije el sustrato de PET en el cilindro con cinta de vacío. Finalmente, conecte las sondas a los electrodos de la compuerta de drenaje de la fuente y mida las características IV a diferentes potenciales de compuerta como antes.

Se muestra el transistor de efecto de campo monocristalino de contacto superior preparado sobre un sustrato flexible. Además de los diagramas esquemáticos del experimento de flexión. Se muestra la flexión hacia arriba, o estado de compresión, así como la flexión hacia abajo, o estado de oropel.

Aquí se muestra una superposición de las características de transferencia del dispositivo de transistor de efecto de campo basado en cristal único TCDAP en el estado de flexión hacia abajo. También se muestra una superposición de las características de transferencia del dispositivo de transistor de efecto de campo basado en cristal único TCDAP en el estado de flexión ascendente. Estos gráficos muestran la movilidad medida en función del radio de curvatura para los dispositivos basados en monocristal TCDAP, para la flexión hacia abajo y para la flexión hacia arriba.

La movilidad del efecto de campo del dispositivo monocristalino varió en la dirección opuesta, dependiendo de la dirección de flexión. Lo cual puede deberse a cambios en la disposición del empaquetamiento de las moléculas en el cristal. Este experimento está diseñado para comprender la propiedad del dispositivo de los transistores orgánicos, al doblar el sustrato del dispositivo.

Este experimento utilizó cristales individuales de conductor orgánico como material de canal. Para eliminar complicaciones metódicas. La elección de un solo cristal del tamaño y la calidad adecuados es importante.

El uso de cinta adhesiva de doble cara es esencial para mantener un contacto constante entre el cristal orgánico y la capa dieléctrica, de modo que se pueda obtener un resultado reproducible. Al doblar el extremo del dispositivo hacia arriba para alcanzar el estado de compresión envolviendo el cilindro, el dispositivo se envuelve en el extremo del cilindro, de modo que la mitad del dispositivo queda expuesta al aire. Esto permitió que el parámetro y el contacto con los electrodos.

Esto sugiere que, en estado compresivo, la movilidad aumenta, más aún, con mayor curvatura de flexión. Mientras que en el estado de oropel, la movilidad disminuye, también disminuye más, con una mayor curvatura de flexión. En lugar de la correlación entre las ventosas electrónicas y la movilidad, los resultados se racionalizan para que se deban a los cambios en la distancia entre las moléculas de un cristal, al doblarse.

Este método permite medir las corrientes tanto en el estado de oropel como en el estado de compresión. Lo cual es más representativo de la situación real. Y este método también permite medir una variedad de propiedades eléctricas directamente sobre un sustrato flexible.