השפעת הכיפוף על המאפיינים החשמליים של יחיד אורגני גמיש קריסטל מבוססות טרנזיסטורים שדה ותוצאה
Summary
כתב יד זה מתאר את תהליך הכיפוף של טרנזיסטור אפקט שדה מבוסס גביש יחיד אורגני לשמור על מכשיר לתפקוד למדידת מאפיין אלקטרוני. מהתוצאות עולות כי שינויים הגורמים כיפוף המרווח המולקולרי בגביש ובכך בשער מקפץ תשלום, וזה חשוב אלקטרוניקה גמישה.
Abstract
משלוח תשלום מוליכים למחצה אורגניים תלוי מאוד על האריזה המולקולרית בגביש, אשר משפיע על הצימוד האלקטרוני מאוד. עם זאת, בתחום אלקטרוניקה רכה, שבו מוליך למחצה אורגניים לשחק תפקיד קריטי, המכשירים יתקפלו או מקופלים שוב ושוב. ההשפעה של כיפוף על האריזה קריסטל ובכך להובלת המטען חיונית ביצועי ההתקן. בכתב היד הזה, אנו מתארים את פרוטוקול לכופף גביש יחיד של 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) בתצורת טרנזיסטור אפקט שדה ולקבל מאפיינים IV לשחזור על כיפוף הגביש. התוצאות מראות כי כיפוף טרנזיסטור-אפקט שדה ערוך על תוצאות מצע גמישות ב מגמות הפוכות כמעט הפיכות עדיין בניידות תשלום, בהתאם לכיוון הכיפוף. העליות הניידות כשהמכשיר מורכן לעבר שכבת דיאלקטרי שער / העליון (כלפי מעלה, מדינת דחיסה) ומפחית כאשר להיותNT כלפי צד קריסטל / מצע (כלפי מטה, מצב מתיח). ההשפעה של כיפוף עקמומיות נצפתה גם, עם שינוי ניידות רב הנובע עקמומיות כיפוף גבוהות. הוא הציע כי השינויים המרחקים π-π מולקולאריים על כיפוף, ובכך להשפיע על הצימוד האלקטרוני ויכולת ההובלה הנישאת הבאה.
Introduction
מכשירים אלקטרוניים קלים, כגון חיישנים, מציג, אלקטרוניקה לביש, כרגע שתוכננו וחקרו באופן פעיל יותר, ורבים אפילו כבר הושקו בשוק בשנים האחרונות 1,2,3,4. חומרים מוליכים למחצה אורגניים לשחק תפקיד חשוב מכשירים אלקטרוניים אלה בשל היתרונות הגלומים בהם, כולל עלות פיתוח נמוכה, את היכולת להיות מוכנים בתמיסה או בטמפרטורות נמוכות, ובעיקר, גמישותם בהשוואה 5,6 מוליכים למחצה אורגניים. התייחסות מיוחדת אחת עבור אלקטרוניקה אלה היא כי הם יהיו כפופים כדי כיפוף תכוף. כיפוף מציג זן של רכיבי החומרים בתוך המכשיר. מופע יציב ועקבי נדרש מכשירים כאלה כפופים. טרנזיסטורים הם מרכיב חיוני ביותר של האלקטרוניקה הללו, ואת הביצועים שלהם תחת כיפוף הוא עניין. מספר מחקרים עסקו בעיית ביצועים זו על ידי כיפוף t אורגניסרט הין טרנזיסטורים 7,8. למרות השינויים במוליכות על כיפוף ניתן לייחס את השינויים מרווחים בין הגרגרים בסרט דקות רב, שאלה בסיסית יותר לשאול היא האם המוליכות עשויות להשתנות בתוך גביש יחיד על כיפוף. הוא גם קבל את זה תחבורה אחראית בין מולקולות אורגניות מאוד תלויה צימוד אלקטרוני בין מולקולות האנרגיה מחדש מעורבת ההדדי בין המדינות הניטראליות והואשמו 9. צימוד אלקטרוני הוא רגיש מאוד המרחק בין מולקולות שכנות כדי החפיפה של אורביטלים מולקולריים גבול. התעקמות גביש מסודר מציגה זן והוא עשוי לשנות את המיקום היחסי של מולקולות בתוך הגביש. זה יכול להיבדק עם טרנזיסטור אפקט שדה יחיד מבוסס גביש. דו"ח אחד השתמש גבישים יחידים של rubrene על מצע גמיש כדי לחקור את ההשפעה של עובי קריסטל על כיפוף 10. דהמידות רעות עם גבישי nanowire Phthalocyanine הנחושה הערוכים על מצע שטוח הוצגו להם ניידות גבוהה על כיפוף 11. עם זאת, את המאפיינים כפופים מכשיר FET לכיוונים שונים שלא נחקרו.
המולקולה 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) הוא חומר מוליך למחצה מסוג n 12. הגביש של TCDAP יש מוטיב אריזה monoclinic עם מוזז לערום π-π בין מולקולות שכנות לאורך ציר של התא היחיד באורך תא של 3.911 Å. הגביש גדל יחד בכיוון אריזה זה לתת מחטים ארוכות. הניידות אפקט שדה מקסימלית מסוג n נמדד לאורך בכיוון זה הגיע 3.39 ס"מ 2 / V · שניות. בניגוד גבישים רבים אורגניים כי הם פריכים ושברירים, קריסטל TCDAP נמצא להיות גמיש מאוד. בעבודה זו, השתמשנו TCDAP כערוץ הניצוח והכנתי את טרנזיסטור אפקט שדה בודד בדולח על o מצע גמישterephthalate פוליאתילן f (PET). ניידות נמדדה עבור הקריסטל על מצע שטוח, עם מכופף המכשיר לכיוון המצע הגמיש (כלפי מטה) או התכופף לעבר צד השער / דיאלקטרי (כלפי מעלה). IV נתונים נותחו על בסיס שינויי מרחק ערמה / הצימוד בין השכנות מולקולות.
Protocol
Representative Results
Discussion
בניסוי זה, מספר הפרמטרים משפיע על המדידה המוצלחת של ניידות אפקט שדה. ראשית, הגביש היחיד צריך להיות גדול מספיק כדי להיות מפוברק לתוך מכשיר אפקט שדה למדידת רכוש. העברת אד פיזית (PVT) השיטה היא זו המאפשרת גבישים גדולים יותר להיות מבוגרים. על ידי התאמת הטמפרטורה ואת קצב הזרי…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Ministry of Science and Technology, Taiwan, Republic of China through Grant No. 101-2113-M-001-006-MY3.
Materials
| Colloidal Graphite(water-based) | TED PELLA,INC | NO.16053 | |
| Colloidal Graphite(IPA-based) | TED PELLA,INC | NO.16051 | |
| [2,2]Paracyclophane,99% | Alfa Aesar | 1633-22-3 | |
| polyethylene terephthalate | Uni-Onward | ||
| Mini-Mite 1100°C Tube Furnaces (Single Zone) | Thermo Scientific | TF55030A | |
| Agilent 4156C Precision Semiconductor Parameter | Keysight | HP4156 |
References
- Sekitani, T., Zschieschang, U., Klauk, H., Someya, T. Flexible Organic Transistors and Circuits with Extreme Bending Stability. Nat. Mater. 9, 1015-1022 (2010).
- Yang, Y., Ruan, G., Xiang, C., Wang, G., Tour, J. M. Flexible Three-Dimensional Nanoporous Metal-Based Energy Devices. J. Am. Chem. Soc. 136, 6187-6190 (2014).
- Zhan, Y., Mei, Y., Zheng, L. Materials Capability and Device Performance in Flexible Electronics for the Internet of Things. J. Mater. Chem. C. 2, 1220-1232 (2014).
- Zhang, L., Wang, H., Zhao, Y., Guo, Y., Hu, W., Yu, G., Liu, Y. Substrate-Free Ultra-Flexible Organic Field-Effect Transistors and Five-Stage Ring Oscillators. Adv. Mater. 25, 5455-5460 (2013).
- Jedaa, A., Halik, M. Toward Strain Resistant Flexible Organic Thin Film Transistors. Appl. Phys. Lett. 95, (2009).
- Nomura, K., Ohta, H., Takagi, A., Kamiya, T., Hirano, M., Hosono, H. Room-Temperature Fabrication of Transparent Flexible Thin-Film Transistors Using Amorphous Oxide Semiconductors. Nature. 432, 488-492 (2004).
- Sekitani, T., et al. Bending Experiment on Pentacene Field-Effect Transistors on Plastic Films. Appl. Phys. Lett. 86, 073511 (2005).
- Tseng, C. -. W., Huang, D. -. C., Tao, Y. -. T. Organic Transistor Memory with a Charge Storage Molecular Double-Floating-Gate Monolayer. ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 9767-9775 (2015).
- Coropceanu, V., Cornil, J., da Silva Filjo, D. A., Olivier, Y., Silbey, R., Bredas, J. L. Charge Transport in Organic Semiconductors. Chem. Rev. 107, 926-952 (2007).
- Briseno, A. L., et al. High-Performance Organic Single-Crystal Transistors on Flexible Substrates. Adv. Mater. 18, 2320-2324 (2006).
- Tang, Q., et al. Organic Nanowire Crystals Combing Excellent Device Performance and Mechanical Flexibility. Small. 7, 189-193 (2011).
- Islam, M. M., Pola, S., Tao, Y. -. T. High Mobility N-Channel Single-Crystal Field-Effect Transistors Based on 5,7,12,14-Tetrachloro-6,13-Diazapentacene. Chem. Commun. 47, 6356-6358 (2011).
- Weng, S. Z., et al. Diazapentacene Derivatives as Thin-Film Transistor Materials: Morphology Control in Realizing High-Field-Effect Mobility. ACS Appl. Mater. Interfaces. 1, 2071-2079 (2009).
- Kloc, C., Simpkins, P. G., Siegrist, T., Laudise, R. A. Physical Vapor Growth of Centimeter-Sized Crystals of Α-Hexathiophene. J. Cryst. Growth. 182, 416-427 (1997).
