Organic Field-Effect Transistors with Novel Semiconductor Materials
Silvander, Jani (2016-12-20)
Organic Field-Effect Transistors with Novel Semiconductor Materials
Silvander, Jani
(20.12.2016)
Tätä artikkelia/julkaisua ei ole tallennettu UTUPubiin. Julkaisun tiedoissa voi kuitenkin olla linkki toisaalle tallennettuun artikkeliin / julkaisuun.
Turun yliopisto
Kuvaus
Siirretty Doriasta
Tiivistelmä
Orgaaniset puolijohteet ovat suosittu tutkimuksen kohde. Niiden etu on materiaalien uusiutuvuus, ympäristöystävällisyys ja mahdollisuus valmistaa edullisia ja joustavia elektroniikkatuotteita vaihtoehdoksi luontoa kuormittavalla epäorgaaniselle teknologial- le. Yksi materiaalitieteen haasteista on ollut löytää sopivia ilmankosteutta kestäviä n- tyyppisiä puolijohteita transistoreihin. N-tyyppisiä transistoreja tarvitaan mm. nykyaikaisessa transistorilogiikassa, jossa n- ja p-tyypin transistorit muodostavat tehokkaasti toisiaan täydentävän komplementaarisen logiikan. N-tyyppisiä puolijohteita tarvitaan myös ambipolaarisissa transistoreissa, jotka voivat mm. tuottaa valoa.
Tämän työn tarkoitus on tutustu orgaanisiin puolijohteisiin teorian ja käytännön tutki- muksen kautta. Teoria osuus käy läpi elektroniikan ja orgaanisten johteiden ja eristeiden perusteita, sekä transistorien toimintaa ja karakterisointia. Työssä esitellään myös ambi- polaarinen transistori.
Tutkimuksen kohteena on kaksi orgaanista ainetta: grafeenioksidi ja veteen sekoittuva BBL-PEO. Materiaalit valikoituivat työhön, koska ne ovat varsin uusia transistoreissa, ja siksi, että molempia voisi ajatella käytettäväksi ambipolaarisissa transistoreissa. Myös tavallisen BBL:n kosteudenkestävyys tekee BBL-PEO:sta kiinnostavan n-tyyppisen puolijohteen. Työssä käydään läpi näytteiden valmistusprosessia ja eteen tulleita haasteita, ja sitä miten niitä pyrittiin ratkaisemaan.
Molemmista transistorikokeissa saatiin esiin hilajännitteen vaikutus nieluvirtoihin, joskin grafeenioksidin osalta ei voi varmuudella sulkea pois pelkistymisen vaikutusta mittauksen aikana. BBL-PEO:n osalta tulokset olivat varmempia, vaikkakin kosteus haittasi mittauksia, ja tuhosi näytteet jo tunnin sisällä valmistuksesta. Vaikutti siltä, että BBL-PEO ei mahdollisesti ole yhtä kosteudenkestävä kuin BBL, mutta molemmissa tutkimuksissa olisi pitänyt käyttää pitempiä aikoja puolijohdefilmien kuivatukseen, jotta kosteuden vaikutuksesta täysin kuivaan filmiin voisi olla varma. Kävi myös selväksi, että tämän tyyppinen tutkimus vaatisi ilmalta suojatut olosuhteet mittauksia ja säilytystä varten.
Tämän työn tarkoitus on tutustu orgaanisiin puolijohteisiin teorian ja käytännön tutki- muksen kautta. Teoria osuus käy läpi elektroniikan ja orgaanisten johteiden ja eristeiden perusteita, sekä transistorien toimintaa ja karakterisointia. Työssä esitellään myös ambi- polaarinen transistori.
Tutkimuksen kohteena on kaksi orgaanista ainetta: grafeenioksidi ja veteen sekoittuva BBL-PEO. Materiaalit valikoituivat työhön, koska ne ovat varsin uusia transistoreissa, ja siksi, että molempia voisi ajatella käytettäväksi ambipolaarisissa transistoreissa. Myös tavallisen BBL:n kosteudenkestävyys tekee BBL-PEO:sta kiinnostavan n-tyyppisen puolijohteen. Työssä käydään läpi näytteiden valmistusprosessia ja eteen tulleita haasteita, ja sitä miten niitä pyrittiin ratkaisemaan.
Molemmista transistorikokeissa saatiin esiin hilajännitteen vaikutus nieluvirtoihin, joskin grafeenioksidin osalta ei voi varmuudella sulkea pois pelkistymisen vaikutusta mittauksen aikana. BBL-PEO:n osalta tulokset olivat varmempia, vaikkakin kosteus haittasi mittauksia, ja tuhosi näytteet jo tunnin sisällä valmistuksesta. Vaikutti siltä, että BBL-PEO ei mahdollisesti ole yhtä kosteudenkestävä kuin BBL, mutta molemmissa tutkimuksissa olisi pitänyt käyttää pitempiä aikoja puolijohdefilmien kuivatukseen, jotta kosteuden vaikutuksesta täysin kuivaan filmiin voisi olla varma. Kävi myös selväksi, että tämän tyyppinen tutkimus vaatisi ilmalta suojatut olosuhteet mittauksia ja säilytystä varten.