Effet de courber sur les caractéristiques électriques des transistors à effet de champ à base de cristal flexible organique unique

L’objectif général de ce travail est de démontrer comment la flexion d’un substrat plat affectera la propriété d’un transistor à effet de champ, qui est préparé sur le substrat. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans les appareils électroniques flexibles. Y compris, comment la flexion d’un substrat influencera les performances d’un dispositif qui utilise des transistors organiques.

Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet d’obtenir de larges données quantitatives, dans différentes directions de pliage. Et des preuves sur les arrangements d’emballage dans un cristal organique. Préparez l’échantillon TCDAP comme décrit dans le protocole texte.

Placez l’échantillon à l’une des extrémités d’un bateau et chargez le bateau dans un tube intérieur en verre. Chargez le tube intérieur dans un tube en verre plus long et enfoncez-le à environ 17 centimètres de l’ouverture. Ensuite, chargez le long tube de verre dans un tube de cuivre fixé horizontalement sur un support.

Assurez-vous que le bateau de TCDAP est situé au milieu de la zone de chauffage, définie par une bande chauffante autour du tube de cuivre. Purger le système PBT avec de l’hélium gazeux à un débit de 30 centimètres cubes par minute. Ensuite, allumez le transformateur pour chauffer la bande chauffante à 310 degrés Celsius.

Maintenez à cette température pendant deux jours. Après avoir refroidi le système à température ambiante, récupérez les cristaux du tube intérieur. Placez du ruban adhésif double face sur un substrat en polyéthylène téréphtalate transparent ou PET de 200 microns d’épaisseur pré-nettoyé et prédécoupé.

Examinez les cristaux au microscope stéréoscopique. Sélectionnez des cristaux brillants de bonne qualité, d’une dimension d’environ 5 millimètres sur 0,03 millimètre pour la fabrication de l’appareil. Placez une aiguille comme un cristal TCDAP parallèle à la longueur du substrat PET sur le ruban adhésif double face et fixez-la solidement.

Sous un stéréomicroscope, appliquez du graphite colloïdal à base d’eau à travers une aiguille de seringue d’un microlitre, en une ligne qui s’étend des deux extrémités du cristal, agissant comme la source et le drain. Attendez environ 30 minutes que le graphite colloïdal sèche et mesurez la distance entre les deux taches de graphite au microscope optique, afin de déterminer la liaison exacte entre les canaux. Utilisez du ruban conducteur de carbone pour fixer le substrat en PET sur une lame microscopique.

Placez la lame près de l’extrémité du tube de paralysie de la chambre de dépôt. Pesez zéro virgule cinq grammes du précurseur de l’isolant diélectrique, le paracyclophane, et placez-le près de l’entrée du tube de paralysie. Pompez le système à un vide de 10 à moins 2 torr.

Préchauffez la zone de paralysie près du centre du tube à une température prédéfinie de 700 degrés Celsius et maintenez-la à cette température. Chauffez l’échantillon de paracylophane à 150 degrés Celsius. Les vapeurs du précurseur, vont passer à travers la zone de paralysie, pour donner les monomères.

Qui va se condenser près de l’extrémité du tube de paralysie et polymériser pour former un revêtement polymère. Une fois que la réaction de polymérisation de paralysie se poursuit pendant deux heures, refroidissez le système et retirez les échantillons du tube de paralysie. Déterminez l’épaisseur de la couche diélectrique de polymère déposée, en mesurant la hauteur de pas de la couche de polymère sur le substrat à l’aide d’un profilomètre conformément aux instructions du fabricant.

Appliquez le graphite colloïdal à base d’isopropanol à travers une aiguille de seringue d’un microlitre, pour former une ligne à l’arrière de la couche diélectrique, au-dessus du cristal, pour servir d’électrode de grille. Utilisez le scalpel pour percer un trou à travers le film diélectrique polymère, au-dessus de la zone de l’électrode de drain de la source pour exposer les électrodes en dessous pour la connexion. À l’aide d’un support dans les pinces, mettez les sondes d’électrode de l’analyseur de paramètres en contact avec les électrodes de l’orcluse de vidange de la source.

Enregistrez les caractéristiques IV à différents potentiels de grille conformément aux instructions du fabricant. Pour mesurer les propriétés à l’état de guirlande, enroulez la face arrière du substrat PET flexible autour de cylindres de différents rayons et fixez le substrat PET sur quatre côtés avec du ruban adhésif. Connectez les sondes, de sorte que la source draine les électrodes de l’orifice et mesurez les caractéristiques IV à différents potentiels de porte, comme précédemment.

Pour mesurer à l’état de compression, enroulez la moitié de la face avant du substrat PET autour de l’extrémité d’un cylindre, de sorte que les électrodes de la vanne de vidange de la source du cristal fassent face au cylindre, tout en restant exposées. Fixez le substrat PET sur le cylindre avec du ruban adhésif. Enfin, connectez les sondes aux électrodes de la vanne de vidange de la source et mesurez les caractéristiques IV à différents potentiels de grille comme précédemment.

Le transistor monocristallin à effet de champ à contact supérieur préparé sur un substrat flexible est illustré. En plus des schémas de l’expérience de pliage. La flexion vers le haut, ou état de compression, est illustrée ainsi que la flexion vers le bas, ou état de guirlande.

Une superposition des caractéristiques de transfert du dispositif TCDAP Single Crystal Based Field Effect Transistor à l’état de flexion vers le bas est présentée ici. Une superposition des caractéristiques de transfert du dispositif à transistor à effet de champ à base de monocristal TCDAP à l’état de flexion vers le haut est également illustrée. Ces graphiques affichent la mobilité mesurée en fonction du rayon de courbure pour les dispositifs à base de monocristal TCDAP, pour la flexion vers le bas et pour la flexion vers le haut.

La mobilité de l’effet de champ du dispositif monocristallin variait dans la direction opposée, en fonction de la direction de pliage. Ce qui peut être dû à des changements dans la disposition de l’emballage des molécules dans le cristal. Cette expérience est conçue pour comprendre la propriété des transistors organiques, lors de la flexion du substrat du dispositif.

Cette expérience a utilisé des monocristaux de conducteur organique comme matériau de canal. Pour éliminer les complications méthodiques. Le choix d’un monocristal de la bonne taille et de la bonne qualité est important.

L’utilisation de ruban adhésif double face est essentielle pour maintenir un contact constant entre le cristal organique et la couche diélectrique, afin d’obtenir un résultat reproductible. Lorsque vous pliez l’extrémité de l’appareil vers le haut pour atteindre l’état de compression en l’enroulant autour du cylindre, l’appareil est enroulé à l’extrémité du cylindre, de sorte que la moitié de l’appareil est exposée à l’air. Cela a permis si le paramètre et d’être en contact avec des électrodes.

Ils suggèrent que, à l’état compressif, la mobilité augmente, d’autant plus, avec une courbure de flexion plus élevée. Alors qu’à l’état de guirlande, la mobilité diminue, voire diminue, avec une courbure de flexion plus élevée. Au lieu de la corrélation entre la ventouse électronique et la mobilité, les résultats sont rationalisés pour être dus aux changements de distance entre les molécules d’un cristal, lors de la flexion.

Cette méthode permet de mesurer les courants à l’état clinquant ainsi qu’à l’état compressif. Ce qui est plus représentatif de la situation réelle. Et cette méthode permet également de mesurer une variété de propriétés électriques directement sur un substrat flexible.