Effect van Buigen op de elektrische eigenschappen van flexibele organische Single Crystal-gebaseerde field-effect transistors

Zachte elektronische apparaten, zoals sensoren, displays en draagbare elektronica, worden momenteel ontworpen en actiever onderzocht, en velen zijn zelfs gelanceerd in de markt in de afgelopen jaren ^1,2,3,4. Organische halfgeleidende materialen een belangrijke rol in deze elektronische inrichtingen spelen vanwege hun specifieke voordelen, zoals lage ontwikkelingskosten, het vermogen om te worden bereid in oplossing of bij lage temperaturen, en in het bijzonder de flexibiliteit in vergelijking met anorganische halfgeleiders ^5,6. Een speciale aandacht voor deze elektronica is dat ze worden blootgesteld aan veelvuldig buigen. Buigen introduceert spanning in de componenten en de materialen in de inrichting. Een stabiele en consistente prestaties vereist zijn als dergelijke inrichtingen worden gebogen. Transistors zijn een essentieel onderdeel van de meeste van deze elektronica en hun prestaties onder buiging van belang. Een aantal studies hebben deze voorstelling probleem aangepakt door het buigen van organische thin film transistors ^7,8. Terwijl de veranderingen in de geleiding bij buigen kan worden toegeschreven aan veranderingen in de afstand tussen de korrels in een polykristallijne dunne film, een meer fundamentele vraag is of de geleiding in een monokristal kan veranderen bij buigen. Het is algemeen aanvaard dat ladingstransport tussen organische moleculen is sterk afhankelijk van de elektronische koppeling tussen moleculen en de reorganisatie energie die betrokken zijn bij de onderlinge tussen de neutrale en geladen staten ^9. Elektronische koppeling is zeer gevoelig voor de afstand tussen naburige moleculen en de overlap van grens moleculaire orbitalen. Het buigen van een geordende kristallen introduceert spanning en kunnen de relatieve positie van moleculen in het kristal te veranderen. Dit kan worden getest met een monokristallijn gebaseerde veldeffecttransistor. Een verslag gebruikt eenkristallen van rubreen op een flexibel substraat om het effect van kristaldikte studie bij buigen ^10. deondeugden met koperftalocyanine nanodraad kristallen voorbereid op een vlakke ondergrond werden naar een hogere mobiliteit bij buigen ^11. De eigenschappen van een FET inrichting gebogen in verschillende richtingen zijn niet onderzocht.

Het molecuul 5,7,12,16-tetrachloor-6,13-diazapentacene (TCDAP) een n-type halfgeleider materiaal ^12. Het kristal van TCDAP heeft monokliene pakking motief met verschoven π-π stacking tussen naburige moleculen langs de a-as van de eenheidscel in een cel lengte van 3,911 Å. Het kristal groeit langs deze verpakking richting om lange naalden te geven. De maximale n-type veldeffect mobiliteit gemeten in deze richting bereikt 3,39 cm ² / V-sec. In tegenstelling tot veel organische kristallen die bros en breekbaar zijn, wordt TCDAP kristallen gevonden zeer flexibel te zijn. In dit werk, gebruikten we TCDAP als het geleidende kanaal en bereidde de eenkristal veldeffekttransistor op een flexibel substraat of polyethyleentereftalaat (PET). Mobiliteit werd gemeten voor de kristal op een vlak substraat, de inrichting gebogen richting van het flexibele substraat (beneden) of gebogen naar de poort / diëlektricum zijde (boven). IV gegevens werden geanalyseerd op basis van veranderingen in de stapelvolgorde / koppeling afstand tussen de naburige moleculen.