Categoria de proiect: Proiecte de cercetare exploratorie (Programul IDEI)

Cod proiect: 1046

„DISPOZITIVE ELECTRONICE ORGANICE – TRANZISTOARE SI ALTE DISPOZITIVE CU STRATURI SUBTIRI PE

SUBSTRATURI FLEXIBILE. APLICATII IN DOMENIUL SENZORILOR OPTICI SI CHIMICI”

Director de proiect: prof. Dr. Ing. Anton Manolescu

Termen de predare: 15 decembrie 2007

Faza 1 – Studiul performantelor dispozitivelor organice active

• Analiza performantelor structurilor de test utilizand diferite topologii

• Studiul rezistentei serie asupra caracteristicii dispozitivelor active

• Studiul influentei dielectricului asupra caracteristicii dispozitivelor active

Aplicatii ale dispozitivelor flexibile

• ecranele flexibile cu diode emisive (LED)

• panourile de celulele fotoelectrice flexibile

• pielea sintetică cu senzori de temperatură şi presiune

Substraturi pentru dispozitive flexibile

• Sticlă ultra-subţire (grosimi mai mici de 0.4 microni), non-alcalină. • Folii metalice (oţeluri de crom, folii de titaniu, aluminiu, aliaje)• Plastice: PET (polietilentereftalat), PEN( polietilennaftalat),

polietilentereftalat,  Kapton (poliimide marca DuPont), PC policarbonat, poliimide lichide PI5878G (HD Microsystems), folii transparente flexibile (Mylar) ce acţionează în acelaşi timp ca substrat şi dielectric de poartă, plastic (PET) laminat sau acoperit cu un strat metalic (Al), hidroxipropilceluloză legată de 1,4-diisocianobutan (BDI), poliesteri, sau poliimide cu fluor

• Hârtie (cu strat protector de parilenă, de exemplu)• Textile (fibre de poliamidă acoperite cu argint ţesute după procedee

tradiţionale urmată de tratarea galvanică sau electrochimică a acesteia)

• Silicon flexibil

Cerinţe ce trebuiesc satisfăcute de substraturile flexibile

• Rezistenţă termică• Stabilitate dimensională • Impermeabilitate la gaze • Proprietăţi optice speciale (în cazul LED-urilor) • Netezimea suprafeţei

• Rezistenţă la îndoire

 Măsurarea parametrilor semiconductorilor

organici

Poarta de Cr este acoperita cu un strat de planarizare din BCB (benzocilclobutena) peste care se aplica stratul de izolator (in figura, nitrura de  siliciu amorf). Contactele de sursa si drena de ITO se acopera cu stratul de semiconductor organic sau

anorganic studiat.

• calculul mobilitatii efective a purtătorilor de sarcina în canalul din semiconductor

• abatere de la linearitate a caracteristicilor de transfer ID=f(VGS)

= nelinearitatea caracteristicii de transfer la tensiune VDS scăzuta.

este dependent de densitatea de stări din semiconductor • pentru semiconductorii organici de tipul poli-9-9-dioctilfluoren-co-

bitiofen utilizaţi in contstructia OLED-urilor, s-au găsit pentru valori optime in intervalul 1,5-3, depinzând de gradul de polimerizare, greutatea moleculara şi vâscozitatea semiconductorului.

• mobilitatea este dependenta de asemenea de proprietăţile intrinseci ale polimerului, gradul de polimerizare, greutatea moleculară si vâscozitatea.

DSTGSilinD VVVL

WCI )(0

10 )(

)1(

TGSisatD VV

L

WCI

• rezistenţa de contact a sursei si drenei • in semiconductorii organici se observă adesea obţinerea unor

contacte non-ohmice, caracterizate printr-o barieră Shottky prin care purtătorii trec prin efect tunel.

• prin utilizarea unui model tip linie de transmisiuni (TLM) se poate extrage valoarea rezistenţei contactelor de sursa şi drena RS/D din caracteristica ID=f(VDS) în zona lineara

• unde int si VT int reprezintă mobilitatea şi tensiunea de prag a unui tranzistor TFT ideal, adică având RS/D = 0.

))(( /intint DDSDSTGSiD IRVVVL

WCI

• rezistenţa parazită a sursei şi drenei se poate deduce din graficul WRON = f(L) prin scăderea rezistenţei canalului calculată din ecuaţia

cu parametrii idealizaţi, din valoarea rezistentei totale. • rezultatele obţinute arata că rezistenţa de canal  şi rezistenta

parazita S/D sunt independente de compoziţia semiconductorului, demonstrând efectul predominant al rezistenţei de contact asupra performanţelor tranzistorului. Chiar dacă mobilităţile în canal deduse anterior erau diferite de 1.5 ori, rezistenţa parazită a contactelor foarte mare (de ordinul a 108 Ohmi) maschează total această diferenţă.

canalDSD

DSON WRWR

I

VWR /

Concluzii

• S-au studiat performantele structurilor de test la varierea topologiilor si s-au ales topologiile optime

• S-a studiat influenta rezistentei serie asupra caracteristicilor dispozitivului

• S-a studiat influenta dielectricului asupra caracteristicilor dispozitivului