フレキシブル有機単結晶ベースの電界効果トランジスタの電気的特性に曲げの影響

この研究の全体的な目標は、平らな基板の曲げが、基板上に準備された電界効果トランジスタの特性にどのように影響するかを実証することです。この方法は、フレキシブル電子デバイスの主要な質問に答えるのに役立ちます。例えば、基板の曲げが有機トランジスタを使用しているデバイスの性能にどのように影響するかなどです。

この手法の主な利点は、さまざまな曲げ方向での幅広い定量的データが得られることです。そして、有機結晶のパッキング配置についての証拠。TCDAP サンプルは、テキスト プロトコルの説明に従って準備します。

サンプルをボートの一方の端に置き、ボートをガラス製のインナーチューブに入れます。インナーチューブを長めのガラスチューブにセットし、開口部から約17センチ押し込みます。次に、ラックに水平に固定された銅管に長いガラス管をセットします。

TCDAPのボートが、銅管の周りの加熱バンドによって定義される加熱エリアの中央に配置されていることを確認してください。PBTシステムを毎分30立方センチメートルの流量でヘリウムガスでパージします。次に、変圧器をオンにして、加熱バンドを摂氏310度に加熱します。

この温度で2日間維持します。システムを室温に冷却した後、インナーチューブから結晶を回収します。事前に洗浄および事前にカットされた厚さ200ミクロンの透明なポリエチレンテレフタレート、またはPET基板に両面テープを貼ります。

実体顕微鏡で結晶を検査します。デバイス製造には、約5ミリメートル×0.03ミリメートルの寸法で、高品質で輝く結晶を選択します。両面テープにTCDAP結晶のような針をPET基板の長さと平行に置き、しっかりと固定します。

実体顕微鏡下で、水ベースのコロイドグラファイトをマイクロリットルのシリンジ針に通し、結晶の両端から伸びる線で塗布し、ソースとドレインとして機能します。コロイド状グラファイトが乾くまで約30分間待ち、光学顕微鏡で2つのグラファイトスポット間の距離を測定して、正確なチャネルリンクを決定します。カーボン導電性テープを使用して、PET基板を微細なスライドに固定します。

スライドを堆積チャンバーの麻痺チューブの端近くに置きます。誘電体絶縁体であるパラシクロファンの前駆体のゼロポイント5グラムを計量し、麻痺チューブの入口の近くに置きます。システムを真空度10からマイナス2トルまでポンプダウンします。

チューブの中心付近にある麻痺ゾーンを700°Cに予熱し、この温度を維持します。パラシロファンサンプルを摂氏150度に加熱します。前駆体の蒸気は、麻痺ゾーンを通過してモノマーを与えます。

これは、麻痺チューブの端近くで凝縮し、重合してポリマーコーティングを形成します。麻痺重合反応が2時間続いた後、システムを冷却し、麻痺チューブからサンプルを取り出します。製造元の指示に従って、プロファイラー(表面形状測定機)を使用して基板上のポリマー層のステップ高さを測定することにより、堆積したポリマー誘電体層の厚さを決定します。

イソプロパノールベースのコロイド状グラファイトをマイクロリットルのシリンジ針に通して、誘電体層の裏側、結晶の上の線を形成し、ゲート電極として機能します。メスを使用して、高分子誘電体フィルムに穴を開け、ソースドレイン電極領域の上に穴を開け、接続のために下の電極を露出させます。スタンドインクランプを使用して、パラメータアナライザの電極プローブをソースドレインゲート電極に接触させます。

製造元の指示に従って、さまざまなゲート電位でのIV特性を記録します。見掛け倒し状態での特性を測定するには、フレキシブルPET基板の裏面を異なる半径のシリンダーに巻き付け、PET基板をシリンダーの4面を真空テープで固定します。プローブを接続して、ソースドレインゲート電極に接続し、以前と同様にさまざまなゲート電位でIV特性を測定します。

圧縮状態で測定するには、PET基板の前面の半分を円筒の端に巻き付け、結晶のソースドレインゲート電極が円筒に面していても露出したままになるようにします。PET基板を真空テープでシリンダーに固定します。最後に、プローブをソースドレインゲート電極に接続し、以前と同様に異なるゲート電位でIV特性を測定します。

フレキシブル基板上に調製されたトップコンタクト単結晶電界効果トランジスタが示されています。曲げ実験の概略図に加えて。上向きの曲げ(圧縮状態)と、下向きの曲げ(見掛け倒しの状態)が示されています。

下向きの曲げ状態におけるTCDAP単結晶ベースの電界効果トランジスタデバイスの伝達特性の重ね合わせをここに示します。上向きの曲げ状態におけるTCDAP単結晶ベースの電界効果トランジスタデバイスの伝達特性の重ね合わせも示しています。これらのプロットは、TCDAP 単結晶ベースのデバイスの曲げ半径 (下向き曲げと上向き曲げ) の曲げ半径の関数として測定された移動度を示しています。

単結晶デバイスの電界効果移動度は、曲げ方向に応じて反対方向に変化しました。これは、結晶内の分子の充填配置の変化が原因である可能性があります。この実験は、デバイス基板を曲げたときの有機トランジスタのデバイス特性を理解することを目的としています。

この実験では、有機伝導体の単結晶をチャネル材料として利用しました。系統的な合併症を解消するため。適切なサイズと品質の単結晶の選択は重要です。

有機結晶と誘電体層との間の一定の接触を維持するためには、両面テープの使用が不可欠であり、再現性のある結果を得ることができます。装置の端を上向きに曲げてシリンダーを巻き付けて圧縮状態にすると、装置はシリンダーの端で巻き付けられ、装置の半分が空気にさらされます。これにより、パラメータと電極が接触する場合に可能になりました。

このことは、圧縮状態では、曲げ曲率が高くなるほど移動度が増加することを示唆しています。一方、見掛け倒しの状態では、曲げ曲率が高くなると、移動性は低下し、さらに減少します。電子カッピングと移動度との相関関係の代わりに、結果は、曲げられたときの結晶内の分子間の距離の変化によるものとして合理化されます。

この方法では、ティンセル状態と圧縮状態の電流を測定できます。どちらが実際の状況をより代表しています。また、この方法では、さまざまな電気特性をフレキシブル基板上で直接測定することもできます。