Name: Wpływ zginania na charakterystyki elektryczne elastycznych organicznych tranzystorów polowych na bazie monokryształów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Poznaj wpływ zginania na właściwości elektryczne organicznych tranzystorów polowych na elastycznych podłożach. Metoda ta dostarcza ilościowych danych o zmianach przestrzeni międzycząsteczkowych i szybkości przeskoku ładunku.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu, Republiki Chińskiej poprzez grant nr 101-2113-M-001-006-MY3.

1. Przygotowanie TCDAP12
<ol>
	<li>Syntezę TCDAP należy wykonać, postępując zgodnie z procedurami literaturowymi13.</li>
	<li>Oczyścić produkt TCDAP metodą sublimacji w gradimencie temperatury, z trzema strefami temperatury ustawionymi odpowiednio na 340, 270 i 250 °C, pod ciśnieniem podciśnienia 10-6 Torr12,14.</li>
</ol>
2. Hoduj monokryształy TCDAP za pomocą systemu fizycznego transferu pary (PVT)14
<ol>
	<li>Umieść próbkę TCDAP na jednym końcu łodzi (o długości 5 cm) i załaduj łódź do szklanej rurki wewnętrznej (o długości 15 cm i średnicy 1,2 cm).</li>
	<li>Załaduj dętkę do dłuższej szklanej rurki (83 cm długości i 2 cm średnicy) i wepchnij ją na około 17 cm od otworu.</li>
	<li>Załaduj długą szklaną rurkę do miedzianej rurki (o długości 60 cm i średnicy 2.5 cm) zamocowanej poziomo na stojaku; upewnij się, że łódź TCDAP znajduje się pośrodku obszaru grzewczego wyznaczonego przez opaskę grzewczą wokół miedzianej rury.</li>
	<li>Przepłukać instalację PVT gazowym helem o natężeniu przepływu 30 cm³/min, a następnie włączyć transformator, aby podgrzać taśmę grzewczą do 310 °C; utrzymać tę temperaturę przez dwa dni.</li>
	<li>Po schłodzeniu systemu do temperatury pokojowej należy zebrać kryształy z dętki.</li>
</ol>
3. Produkcja urządzeń
<ol>
	<li>Umieść przezroczyste, wstępnie pocięte podłoże PET o grubości 200 μm (2 cm x 1 cm) do fiolki i wyczyść je przez sonikację w roztworze detergentu, wodzie dejonizowanej i acetonie, kolejno, przez 30 minut każde. Wysuszyć podłoże przez przepływ azotu.</li>
	<li>Umieść taśmę dwustronną na podłożu PET.</li>
	<li>Zbadaj kryształy pod mikroskopem stereoskopowym. Do produkcji urządzenia wybierz dobrej jakości, lśniące kryształy o wymiarze ~5 mm x ~0,03 mm. Umieść przypominający igłę kryształ TCDAP równolegle do długości podłoża PET na taśmie dwustronnej i zamocuj go bezpiecznie.</li>
	<li>Pod mikroskopem stereoskopowym nanieść grafit koloidalny na bazie wody przez mikrolitrową igłę strzykawki w linii (kilka mm), która rozciąga się od dwóch końców kryształu, działając jako źródło i drenaż. Odczekaj około 30 minut, aż grafit koloidalny wyschnie i zmierz odległość między dwiema plamkami grafitu pod mikroskopem optycznym, aby określić dokładną długość kanału (utrzymuj ją na poziomie 0,6-1 mm).</li>
	<li>Użyj taśmy przewodzącej węgiel, aby przymocować podłoże PET do mikroskopijnego szkiełka. Umieść szkiełko w pobliżu końca rurki do pirolizy komory osadzania.</li>
	<li>Odważyć 0,5 g prekursora izolatora dielektrycznego, [2.2]paracyklofanu, i umieścić go w pobliżu wlotu rurki do pirolizy.</li>
	<li>Przepompuj system do próżni 10-2 Torr. Podgrzej wstępnie strefę pirolizy w pobliżu środka rurki do ustawionej temperatury 700 °C i utrzymuj w tej temperaturze.</li>
	<li>Podgrzać próbkę [2.2]paracyklofanu do temperatury 150 °C. Opary prekursora przejdą przez strefę pirolizy, aby dać monomery, które skondensują się w pobliżu końca rurki pirolitycznej w celu polimeryzacji.</li>
	<li>Pozwól reakcji pirolizy/polimeryzacji trwać przez 2 godziny.</li>
	<li>Ostudzić system i wyjąć próbki z rurki do pirolizy.</li>
	<li>Określić grubość osadzonej warstwy dielektrycznej, mierząc wysokość stopnia warstwy i podłoża za pomocą profilometru zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
	<li>Nałożyć grafit koloidalny na bazie izopropanolu przez mikrolitrową igłę strzykawki w linii z tyłu warstwy dielektrycznej nad kryształem, aby służył jako elektroda bramkowa.</li>
</ol>
4. Zmierz wydajność urządzenia
<ol>
	<li>Użyj skalpela, aby wyciąć otwór w polimerowej folii dielektrycznej nad obszarem elektrody źródłowej/drenowej, aby odsłonić elektrody pod spodem w celu podłączenia.</li>
	<li>Za pomocą stojaka i zacisków doprowadź sondy elektrodowe z analizatora parametrów do kontaktu z elektrodami źródłowymi/drenowymi/bramkowymi. Zapisz charakterystyki I-V przy różnych potencjałach bramki zgodnie z instrukcjami producenta. 
	Uwaga: W tym przypadku potencjały bramki są ustawiane w zakresie od -60 V do 60 V w krokach co 15 V.</li>
</ol>
5. Eksperymenty z gięciem
<ol>
	<li>Aby zmierzyć właściwości w stanie rozciągania, owiń tylną stronę elastycznego podłoża PET wokół cylindrów o różnych promieniach (14,0 mm, 12,4 mm, 8,0 mm i 5,8 mm) i przymocuj podłoże PET do cylindra z czterech stron za pomocą taśmy próżniowej.</li>
	<li>Podłączyć sondy do elektrod źródła/drenu/bramki i zmierzyć charakterystykę I-V przy różnych potencjałach bramki, jak opisano w 4.2.</li>
	<li>Aby dokonać pomiaru w stanie ściskającym, owiń połowę przedniej strony podłoża PET wokół końca cylindra, tak aby elektrody kryształu/źródła/drenu/bramki były skierowane w stronę cylindra, a mimo to były nadal odsłonięte. Przymocuj podłoże PET do cylindra za pomocą taśmy próżniowej (patrz rys. 5).</li>
	<li>Podłączyć sondy do elektrod źródła/drenu/bramki i zmierzyć charakterystykę I-V przy różnych potencjałach bramki, jak opisano w 4.2. 
	UWAGA: Przekrojową ilustrację konstrukcji urządzenia przedstawiono na rys. 1.</li>
</ol>

<ol><li>Sekitani, T., Zschieschang, U., Klauk, H., Someya, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Organic+Transistors+and+Circuits+with+Extreme+Bending+Stability%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Flexible Organic Transistors and Circuits with Extreme Bending Stability.</a> Nat. Mater. 9, 1015-1022 (2010).</li>
<li>Yang, Y., Ruan, G., Xiang, C., Wang, G., Tour, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Three-Dimensional+Nanoporous+Metal-Based+Energy+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Flexible Three-Dimensional Nanoporous Metal-Based Energy Devices.</a> J. Am. Chem. Soc. 136, 6187-6190 (2014).</li>
<li>Zhan, Y., Mei, Y., Zheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+Capability+and+Device+Performance+in+Flexible+Electronics+for+the+Internet+of+Things%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Materials Capability and Device Performance in Flexible Electronics for the Internet of Things.</a> J. Mater. Chem. C. 2, 1220-1232 (2014).</li>
<li>Zhang, L., Wang, H., Zhao, Y., Guo, Y., Hu, W., Yu, G., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substrate-Free+Ultra-Flexible+Organic+Field-Effect+Transistors+and+Five-Stage+Ring+Oscillators%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Substrate-Free Ultra-Flexible Organic Field-Effect Transistors and Five-Stage Ring Oscillators.</a> Adv. Mater. 25, 5455-5460 (2013).</li>
<li>Jedaa, A., Halik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+Strain+Resistant+Flexible+Organic+Thin+Film+Transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Toward Strain Resistant Flexible Organic Thin Film Transistors.</a> Appl. Phys. Lett. 95, (2009).</li>
<li>Nomura, K., Ohta, H., Takagi, A., Kamiya, T., Hirano, M., Hosono, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-Temperature+Fabrication+of+Transparent+Flexible+Thin-Film+Transistors+Using+Amorphous+Oxide+Semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Room-Temperature Fabrication of Transparent Flexible Thin-Film Transistors Using Amorphous Oxide Semiconductors.</a> Nature. 432, 488-492 (2004).</li>
<li>Sekitani, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bending+Experiment+on+Pentacene+Field-Effect+Transistors+on+Plastic+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Bending Experiment on Pentacene Field-Effect Transistors on Plastic Films.</a> Appl. Phys. Lett. 86, 073511(2005).</li>
<li>Tseng, C. -W., Huang, D. -C., Tao, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+Transistor+Memory+with+a+Charge+Storage+Molecular+Double-Floating-Gate+Monolayer%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Organic Transistor Memory with a Charge Storage Molecular Double-Floating-Gate Monolayer.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 9767-9775 (2015).</li>
<li>Coropceanu, V., Cornil, J., da Silva Filjo, D. A., Olivier, Y., Silbey, R., Bredas, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charge+Transport+in+Organic+Semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Charge Transport in Organic Semiconductors.</a> Chem. Rev. 107, 926-952 (2007).</li>
<li>Briseno, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Performance+Organic+Single-Crystal+Transistors+on+Flexible+Substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">High-Performance Organic Single-Crystal Transistors on Flexible Substrates.</a> Adv. Mater. 18, 2320-2324 (2006).</li>
<li>Tang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+Nanowire+Crystals+Combing+Excellent+Device+Performance+and+Mechanical+Flexibility%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Organic Nanowire Crystals Combing Excellent Device Performance and Mechanical Flexibility.</a> Small. 7, 189-193 (2011).</li>
<li>Islam, M. M., Pola, S., Tao, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Mobility+N-Channel+Single-Crystal+Field-Effect+Transistors+Based+on+5%2C7%2C12%2C14-Tetrachloro-6%2C13-Diazapentacene%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">High Mobility N-Channel Single-Crystal Field-Effect Transistors Based on 5,7,12,14-Tetrachloro-6,13-Diazapentacene.</a> Chem. Commun. 47, 6356-6358 (2011).</li>
<li>Weng, S. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diazapentacene+Derivatives+as+Thin-Film+Transistor+Materials%3A+Morphology+Control+in+Realizing+High-Field-Effect+Mobility%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Diazapentacene Derivatives as Thin-Film Transistor Materials: Morphology Control in Realizing High-Field-Effect Mobility.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 1, 2071-2079 (2009).</li>
<li>Kloc, C., Simpkins, P. G., Siegrist, T., Laudise, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+Vapor+Growth+of+Centimeter-Sized+Crystals+of+%CE%91-Hexathiophene%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">Physical Vapor Growth of Centimeter-Sized Crystals of Α-Hexathiophene.</a> J. Cryst. Growth. 182, 416-427 (1997).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W tym eksperymencie na pomyślny pomiar ruchliwości z efektem pola wpływa szereg parametrów. Po pierwsze, pojedynczy kryształ powinien być wystarczająco duży, aby można go było przekształcić w urządzenie polowe do pomiaru właściwości. Metoda fizycznego transferu pary (PVT) to taka, która pozwala na hodowlę większych kryształów. Regulując temperaturę i natężenie przepływu gazu nośnego, można uzyskać kryształy o rozmiarach do pół centymetra. Po drugie, ważny jest wybór pojedynczego kryształu. Pozorny pojedynczy kryształ moż...

Miękkie urządzenia elektroniczne, takie jak czujniki, wyświetlacze i elektronika do noszenia, są obecnie projektowane i badane bardziej aktywnie, a wiele z nich zostało nawet wprowadzonych na rynek w ostatnich latach1,2,3,4. Organiczne materiały półprzewodnikowe odgrywają ważną rolę w tych urządzeniach elektronicznych ze względu na ich nieodłączne zalety, w tym niskie koszty rozwoju, możliwość przygotowania w roztworze lub w niskich temperaturach, a w szczególności ich elastyczność w porównaniu z półprzewodnikami nieorganicznymi5,6. Szczególną kwestią dotyczącą tych urządzeń elektronicznych jest to, że będą one poddawane częstemu zginaniu. Gięcie powoduje naprężenia w komponentach i materiałach wewnątrz urządzenia. Wymagana jest stabilna i stała wydajność, ponieważ takie urządzenia są wygięte. Tranzystory są istotnym elementem większości tych układów elektronicznych, a ich wydajność przy zginaniu jest interesująca. W wielu badaniach zajęto się tym problemem wydajności poprzez zginanie organicznych tranzystorów cienkowarstwowych7,8. Podczas gdy zmiany przewodności po zginaniu można przypisać zmianom odstępów między ziarnami w cienkiej warstwie polikrystalicznej, bardziej podstawowym pytaniem, które należy zadać, jest to, czy przewodność może się zmienić w pojedynczym krysztale po zginaniu. Powszechnie przyjmuje się, że transport ładunku między cząsteczkami organicznymi zależy w dużym stopniu od sprzężenia elektronowego między cząsteczkami i energii reorganizacji zaangażowanej w interkonwersję między stanami neutralnymi i naładowanymi9. Sprzężenie elektroniczne jest bardzo wrażliwe na odległość między sąsiednimi cząsteczkami i na nakładanie się granicznych orbitali molekularnych. Wygięcie dobrze uporządkowanego kryształu wprowadza naprężenie i może zmienić względne położenie cząsteczek w krysztale. Można to przetestować za pomocą tranzystora polowego opartego na pojedynczym krystalicznie. W jednym z raportów wykorzystano monokryształy rubrenu na elastycznym podłożu do zbadania wpływu grubości kryształów na zginanie10. Wykazano, że urządzenia z kryształami nanodrutów ftalocyjaniny miedzi przygotowanymi na płaskim podłożu mają większą mobilność po zgięciu11. Jednak właściwości urządzenia FET wygiętego w różnych kierunkach nie zostały zbadane.
Cząsteczka 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacen (TCDAP) jest materiałem półprzewodnikowym typu n12. Kryształ TCDAP ma jednoskośny motyw upakowania z przesuniętymi π-π układającymi się między sąsiednimi cząsteczkami wzdłuż osi a komórki elementarnej na długości komórki 3,911 A. Kryształ rośnie wzdłuż tego kierunku pakowania, dając długie igły. Maksymalna ruchliwość pola typu n zmierzona w tym kierunku wynosiła 3,39cm2/V·s. W przeciwieństwie do wielu kryształów organicznych, które są kruche i kruche, kryształ TCDAP jest bardzo elastyczny. W niniejszej pracy wykorzystano TCDAP jako kanał przewodzący i przygotowaliśmy monokrystaliczny tranzystor polowy na elastycznym podłożu z politereftalanu etylenu (PET). Ruchomość mierzono dla kryształu na płaskim podłożu, przy czym urządzenie było zgięte w kierunku elastycznego podłoża (w dół) lub wygięte w kierunku strony bramki/dielektryka (w górę). Dane I-V analizowano w oparciu o zmiany odległości układania/sprzęgania między sąsiednimi cząsteczkami.

<table><tbody><tr><td>Grafit koloidalny (na bazie wody)</td><td>TED PELLA,INC</td><td>NO.16053</td><td></td></tr><tr><td>Grafit koloidalny (na bazie IPA)</td><td>TED PELLA,INC</td><td>NO.16051</td><td></td></tr><tr><td>[2.2]Paracyklofan, 99%</td><td>Alfa Aesar</td><td>1633-22-3</td><td></td></tr><tr><td>politereftalan etylenu</td><td>Uni-Onward</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mini-Mite 1,100 &deg; C Piece rurowe (jednostrefowe)</td><td>Thermo Scientific</td><td>TF55030A</td><td></td></tr><tr><td>Agilent 4156C Precyzyjny parametr półprzewodnikowy</td><td>Keysight</td><td>HP4156</td><td></td></tr></tbody></table>

wpływ zginania na charakterystyki elektryczne elastycznych organicznych tranzystorów polowych na bazie monokryształów

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

Transport ładunku w półprzewodniku organicznym zależy w dużym stopniu od upakowania molekularnego w krysztale, co ma ogromny wpływ na sprzężenie elektronowe. Jednak w miękkiej elektronice, w której półprzewodniki organiczne odgrywają kluczową rolę, urządzenia będą wielokrotnie zginane lub składane. Wpływ gięcia na upakowanie kryształów, a tym samym transport ładunku, ma kluczowe znaczenie dla wydajności urządzenia. W tym manuskrypcie opisujemy protokół zginania monokryształu 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacenu (TCDAP) w konfiguracji tranzystora polowego i uzyskania odtwarzalnej charakterystyki I-V po zgięciu kryształu. Wyniki pokazują, że zginanie tranzystora polowego przygotowanego na elastycznym podłożu powoduje prawie odwracalne, ale przeciwstawne trendy w ruchliwości ładunku, w zależności od kierunku gięcia. Ruchomość wzrasta, gdy urządzenie jest wygięte w kierunku górnej bramki/warstwy dielektrycznej (w górę, stan ściskania) i maleje, gdy jest zgięte w kierunku strony kryształu/podłoża (w dół, stan rozciągania). Zaobserwowano również efekt krzywizny zginania, przy czym większa zmiana ruchomości wynikała z większej krzywizny zginania. Sugeruje się, że odległość międzycząsteczkowa π-π zmienia się po zginaniu, wpływając w ten sposób na sprzężenie elektroniczne i późniejszą zdolność transportu nośnika.

Analiza XRD pojedynczego kryształu wykazuje, że TCDAP tworzy rozległy system π, w którym cząsteczki upakowane są wzdłuż osi a. Rys. 2 przedstawia wzór dyfrakcyjny z XRD proszkowego dla kryształu TCDAP. Po porównaniu z dyfraktogramem proszkowym kryształu zaobserwowano szereg ostrych pików, odpowiadających wyłącznie rodzinie płaszczyzn (0,k,ℓ). Sugeruje to, że struktura kryształu jest zorientowana w sposób pokazany na Rys. 3.
<p class="jove_con...

Ten manuskrypt opisuje proces gięcia organicznego tranzystora polowego opartego na monokrystalicznym materiale w celu utrzymania działającego urządzenia do pomiaru właściwości elektronicznych. Wyniki sugerują, że zginanie powoduje zmiany w odstępach molekularnych w krysztale, a tym samym w szybkości przeskakiwania ładunku, co jest ważne w elastycznej elektronice.

Wpływ zginania na charakterystyki elektryczne elastycznych organicznych tranzystorów polowych na bazie monokryształów

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Ogólnym celem niniejszej pracy jest wykazanie, w jaki sposób zginanie płaskiego podłoża wpływa na właściwości tranzystora polowego przygotowanego na tym podłożu. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące elastycznych urządzeń elektronicznych, w tym na pytanie, jak zginanie podłoża wpływa na wydajność urządzenia wykorzystującego tranzystory organiczne.Główną zaletą tej techniki jest możliwość uzyskania szerokiego zakresu danych ilościowych dla różnych kierunków zgięcia oraz informacji na temat układów upakowania w krysztale organicznym. Przygotować próbkę TCDAP zgodnie z opisem w protokole tekstowym.Umieść próbkę na jednym końcu łóreczki, a następnie włóż łóreczkę do szklanej rurki wewnętrznej. Włóż rurkę wewnętrzną do dłuższej szklanej rurki, wsuwając ją na około 17 centymetrów od otworu. Następnie włóż długą szklaną rurkę do miedzianej rurki zamocowanej poziomo na statywie.Upewnij się, że łódka TCDAP znajduje się na środku obszaru grzewczego, wyznaczonego przez opaskę grzewczą wokół miedzianej rury. Przepłucz system PBT helem przy szybkości przepływu 30 cubic centimeters per minute. Następnie włącz transformator, aby rozgrzać opaskę grzewczą do 310 degrees Celsius.Utrzymuj w tej temperaturze przez dwa dni. Po ochłodzeniu układu do temperatury pokojowej zbierz kryształy z wewnętrznej rurki. Naklej dwustronną taśmę na uprzednio oczyszczony i docięty przezroczysty podkład z tereftalanu polietylenu (PET) o grubości 200 micron.Obejrzyj kryształy pod mikroskopem stereoskopowym. Do wykonania urządzenia wybierz błyszczące kryształy dobrej jakości o wymiarach około 5 milimetrów na 0,03 milimetra. Umieść igłowaty kryształ TCDAP równolegle do długości podłoża z PET na taśmie dwustronnej i przymocuj go stabilnie.Pod mikroskopem stereoskopowym nanieś koloidalny grafit na bazie wody za pomocą igły strzykawki mikrolitrowej, tworząc linię rozciągającą się od dwóch końców kryształu, która będzie pełnić funkcję źródła i odpływu. Odczekaj około 30 minut do wyschnięcia koloidalnego grafitu, a następnie zmierz odległość między dwoma plamkami grafitu pod mikroskopem optycznym, aby wyznaczyć dokładne połączenie kanału. Użyj przewodzącej taśmy węglowej, aby przymocować podłoże PET do szkiełka przedmiotowego.Umieść preparat w pobliżu końca rurki paraliżującej komory osadzania. Odważ 0,5 g prekursora izolatora dielektrycznego, paracyklofanu, i umieść go w pobliżu wlotu rurki paraliżującej. Odpompuj układ do próżni rzędu 10⁻² torr.Podgrzej strefę paraliżu w pobliżu środka rurki do ustawionej temperatury 700 stopni Celsjusza i utrzymuj ją na tym poziomie. Podgrzej próbkę Paracylofanu do 150 stopni Celsjusza. Opary prekursora przejdą przez strefę paraliżu, w wyniku czego powstaną monomery.Substancja ta skondensuje się w pobliżu końca rurki do paraliżu i spolimeryzuje, tworząc powłokę polimerową. Po upływie dwóch godzin reakcji polimeryzacji w rurce do paraliżu, należy schłodzić układ i wyjąć próbki z rurki. Grubość osadzonej dielektrycznej warstwy polimeru należy określić, mierząc wysokość stopnia warstwy polimeru na podłożu za pomocą profilometru, zgodnie z instrukcjami producenta.Nanieś koloidalny grafit w izopropanolu za pomocą igły strzykawki mikrolitrowej, tworząc linię na tylnej stronie warstwy dielektryka, nad kryształem, która będzie pełniła funkcję elektrody bramki. Użyj skalpela, aby wyciąć otwór w polimerowej folii dielektrycznej, nad obszarem elektrod źródło-dren, w celu odsłonięcia znajdujących się pod nią elektrod dla zapewnienia połączenia. Za pomocą statywu z zaciskami doprowadź sondy elektrod analizatora parametrów do kontaktu z elektrodami źródło, dren i bramka.Zarejestruj charakterystyki IV przy różnych potencjałach bramki zgodnie z instrukcjami producenta. Aby zmierzyć właściwości w stanie naciągnięcia, owiń tylną stronę elastycznego podłoża PET wokół cylindrów o różnych promieniach i przymocuj podłoże PET do cylindra z czterech stron za pomocą taśmy próżniowej. Podłącz sondy do elektrod źródła, drenu i bramki, a następnie zmierz charakterystyki IV przy różnych potencjałach bramki, analogicznie jak poprzednio.Aby przeprowadzić pomiar w stanie ściskania, owiń połowę przedniej strony podłoża z PET wokół końca cylindra w taki sposób, aby elektrody źródła, drenu i bramki kryształu były skierowane w stronę cylindra, lecz nadal pozostały odsłonięte. Przymocuj podłoże z PET do cylindra za pomocą taśmy próżniowej. Na koniec podłącz sondy do elektrod źródła, drenu i bramki, a następnie zmierz charakterystyki IV przy różnych potencjałach bramki, analogicznie jak poprzednio.Przedstawiono polowy tranzystor z pojedynczego kryształu z kontaktem górnym, przygotowany na elastycznym podłożu. Pokazano również schematy eksperymentu z wyginaniem: wyginanie w górę, czyli stan ściskania, a także wyginanie w dół, czyli stan rozciągania.Przedstawiono tutaj nałożone na siebie charakterystyki przenoszenia urządzenia typu tranzystor polowego opartego na monokrysztale TCDAP w stanie zgięcia w dół. Przedstawiono również nałożone na siebie charakterystyki przenoszenia urządzenia typu tranzystor polowego opartego na monokrysztale TCDAP w stanie zgięcia w górę. Wykresy te obrazują zmierzoną ruchliwość w funkcji promienia zgięcia dla urządzeń opartych na monokrysztale TCDAP, zarówno dla zgięcia w dół, jak i w górę.Mobilność polowa urządzenia monokrystalicznego zmieniała się w przeciwnych kierunkach, w zależności od kierunku zginania. Może to wynikać ze zmian w upakowaniu cząsteczek w krysztale. Niniejszy eksperyment został zaprojektowany w celu zrozumienia właściwości organicznych tranzystorów podczas zginania podłoża urządzenia.W tym doświadczeniu jako materiał kanału wykorzystano monokryształy przewodnika organicznego. Aby wyeliminować komplikacje metodyczne, kluczowy jest wybór monokryształu o odpowiednim rozmiarze i jakości.Użycie dwustronnej taśmy jest niezbędne do utrzymania stałego kontaktu między kryształem organicznym a warstwą dielektryczną, aby można było uzyskać powtarzalny wynik. Podczas wyginania końca urządzenia w górę w celu osiągnięcia stanu ściskania poprzez owinięcie go wokół cylindra, urządzenie jest owijane na końcu cylindra w taki sposób, aby połowa urządzenia była wystawiona na działanie powietrza. Pozwoliło to na zachowanie parametru oraz kontakt z elektrodami.Sugeruje się, że w stanie ściskania ruchliwość wzrasta, zwłaszcza przy większej krzywiźnie zgięcia. Natomiast w stanie rozciągania ruchliwość maleje, przy czym spadek ten jest bardziej wyraźny przy większej krzywiźnie zgięcia. W odniesieniu do korelacji między zakrzywieniem elektronicznym a ruchliwością, wyniki te uzasadnia się zmianami odległości między cząsteczkami w krysztale podczas zginania.Metoda ta umożliwia pomiar prądów zarówno w stanie rozciągnięcia, jak i w stanach ściskania, co lepiej oddaje rzeczywiste warunki. Metoda ta pozwala również na bezpośredni pomiar różnych właściwości elektrycznych na podłożu elastycznym.

effect-bending-on-electrical-characteristics-flexible-organic-single

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Organiczne materiały fotowoltaiczne (OPV) są z natury niejednorodne w skali nanometrów. Niejednorodność materiałów OPV w nanoskali wpływa na wydajność urządzeń fotowoltaicznych. W artykule opisano protokół pomiarów ilościowych właściwości elektrycznych i mechanicznych materiałów OPV o rozdzielczości poniżej 100 nm.

Równoczesne ilościowe pomiary przewodności i właściwości mechanicznych organicznych materiałów fotowoltaicznych za pomocą AFM

W tym artykule prezentujemy protokół selektywnego osadzania materiałów organicznych na tekstyliach, który pozwala na bezpośrednią integrację organicznych urządzeń elektronicznych z urządzeniami do noszenia. Wyprodukowane urządzenia można w pełni zintegrować z tekstyliami, szanując ich mechaniczny wygląd i umożliwiając wykrywanie.

Prosta i skalowalna metoda wytwarzania organicznych urządzeń elektronicznych na tekstyliach

Celem protokołu jest stworzenie ciekłokrystalicznych warstw polimerowych, które mogą mechanicznie oscylować pod wpływem ciągłego promieniowania światłem. Szczegółowo opisujemy koncepcję folii wolnostojących, od metody wyrównywania ciekłokrystalicznego po fotoaktywację. Protokół eksperymentalny zastosowany do przygotowania tego materiału ma szerokie zastosowanie.

Przygotowanie sieci ciekłokrystalicznych do makroskopowych ruchów oscylacyjnych indukowanych światłem

Tutaj prezentujemy protokół do kontrolowania liczby nośników w ciałach stałych za pomocą elektrolitu.

Sterowanie polem elektrycznym stanów elektronowych w nanourządzeniach WS2 za pomocą bramkowania elektrolitu

W tym artykule prezentujemy protokół bezpośredniego wyhodowania epitaksjalnego, ale elastycznego elementu pamięci tytanianu cyrkonu ołowiowego na mice muskowitowej.

Metoda wytwarzania i pomiaru elastycznego elementu ferroelektrycznego opartego na heteroepitaksji van der Waalsa

Przedstawiamy szczegółową metodę wytwarzania odkształcalnej bocznej matrycy fototranzystorów NIPIN dla zakrzywionych czujników obrazu. Matryca fototranzystorów o otwartej formie siatki, która składa się z cienkich wysp krzemowych i rozciągliwych metalowych łączników, zapewnia elastyczność i rozciągliwość. Analizator parametrów charakteryzuje właściwości elektryczne wyprodukowanego fototranzystora.

Wykonanie elastycznego przetwornika obrazu opartego na bocznych fototranzystorach NIPIN

W tym raporcie prezentujemy protokół do badania bezpośrednich efektów magnetoelektrycznych, tj. indukcji polaryzacji ferroelektrycznej poprzez zastosowanie pól magnetycznych w ciekłych kryształach. Protokół ten zapewnia unikalne podejście, wspierane przez miękkość ciekłych kryształów, w celu uzyskania magnetoelektryków w temperaturze pokojowej.

Pomiar magnetycznie dostrojonej polaryzacji ferroelektrycznej w ciekłych kryształach

Ten protokół demonstruje przygotowanie materiału fotoreologicznego, który wykazuje fazę stałą, różne fazy ciekłokrystaliczne i izotropową fazę ciekłą poprzez zwiększenie temperatury. Przedstawiono metody pomiaru zależności struktura-lepkosprężystość materiału.

Wysoki kontrast i szybkie przełączanie fotoreologiczne nematycznego ciekłego kryształu typu twist-bend

Parametry anodyzacji dla wzrostu warstwy dielektrycznej tlenku aluminium w tranzystorach cienkowarstwowych (TFT) z tlenku są zróżnicowane w celu określenia wpływu na odpowiedzi parametrów elektrycznych. Analiza wariancji (ANOVA) jest stosowana do projektu eksperymentów Placketta-Burmana (DOE) w celu określenia warunków produkcyjnych, które skutkują optymalizacją wydajności urządzenia.

Wpływ parametrów anodowania na warstwę dielektryczną tlenku glinu tranzystorów cienkowarstwowych

Ta praca opisuje rozwój elastycznych elektrod międzypalcowych do implementacji w modelach 3D guzów mózgu, a mianowicie w hodowli in vitro, modelu in ovo i modelu mysim in vivo. Proponowana metoda może być wykorzystana do oceny wpływu pulsacyjnych pól elektrycznych na nowotwory na różnych poziomach złożoności.

Elastyczne organiczne urządzenia elektroniczne do terapii pulsacyjnym polem elektrycznym glejaka

Poznaj wpływ zginania na właściwości elektryczne organicznych tranzystorów polowych na elastycznych podłożach. Metoda ta dostarcza ilościowych danych o zmianach przestrzeni międzycząsteczkowych i szybkości przeskoku ładunku.

Wpływ zginania na charakterystyki elektryczne elastycznych organicznych tranzystorów polowych na bazie monokryształów

Przeglądaj więcej filmów