Fabrication and testing of polymer thin film transistors for basic digital circuits
Temel sayısal devreler için polimer ince film transistörlerin üretimi ve testi
- Tez No: 255905
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ŞENOL MUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Bu tezin konusunu polimer ince film transistör ve devreler için üretim ve karaterizasyonyöntemlerinin geliştirilmesi oluşturmaktadır. Polimer ince film transistörlerile ilgili temel konulara kısaca değinildikten sonra saydam ve esnek yüzeyler üzerindekendinden hizalı transistörlerin üretimine olanak sağlayan yeni bir yöntem incelenmiştir.Arka yüzeyden pozlandırma esasına dayanan bu yöntem kısa kanallı kendinden hizalı transistörlerinhizasız transistörlerle aynı yüzey üzerinde üretilmelerine olanak sağlamaktadır.Bu yöntemle üretilen 50 ?m kanal uzunluğuna, 1000 ?m kanal geni¸sliğine sahip kendindenhizalı transistörlerin savak akımı 1 ?A, -40 V taki doyma gerilimi de -38 V olarakölçülmüştür.Kendinden hizalı üretim yöntemini takiben polimer ince film transistör üretimindesıkça kullanılan ve kapı-altta kontak-altta mimariye sahip transistörlerin bütün katmanlarışekillenecek şekilde cam yüzey üzerinde üretimini sağlayan standart bir yöntemdenenmiştir. Bu üretimde kapı yalıtkanı olarak SU-8, yarıiletken polimer olarak dapoly(3-hexylthiophene)(P3HT) kullanılmıştır. Bununla birlikte yarıiletken polimer katmanınınşekillendirilmesi için iki farklı yöntem önerilmiştir. Bu yöntemlerden MIMIC,nispeten kalın (3-5 ?m) P3HT filmleri için daha elverişli bulunurken, lift-off yöntemininince P3HT filmlerinin şekillendirilmesinde başarılı olduğu görülmüştür. Yarıiletken katmanınbu yöntemlerle şekillendirilmesi neticesinde kanal akımının yirmide biri boyutlarınaulaşan sızıntı akımı başarılı bir şekilde yok edilmiştir. Bu iki polimer ince filmtransistör üretim yöntemine ek olarak görece daha basit ve ayrık transistörlerin eldeedilmesine olanak veren üçüncü bir yöntem de kullanılmıştır.Bu yolla üretilen transistörlerde taşıyıcı hareket kabiliyeti 0.036 cm2/V s ve ION/IOFFakımı 8 olarak hesaplanmıştır.Bu tezde en son olarak P3HT filmlerinin tedavisi ¨uzerine çalışılmıştır. Bununsonucunda P3HT filmlerinin vakumda bekletilmeleriyle polimerin içindeki katkılayıcı gazlarınetkin bir şekilde geri bırakıldığı, bunu takip eden ısıl tedavinin ise önemli biretkisinin olmadığı gözlenmiştir. Vakum ile tedavi sonucunda polimer filmin elektrikseliletkenliği 2.2x10?5 Scm?1 seviyesinden 0.5x10?6 Scm?1 değerine düşmüştür.Sıcaklıkla birlikte, farklı dalga boylarındaki ışığın da filmin iletkenliğıne etkisi olduğugörülmüştür. Mavi renkte ışık 9 kat iletkenlik artışına neden olurken, ışık etkisinintamamen yok olması her dalga boyu için yaklaşık 5 saat sürmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis we developed fabrication and characterization methods for polymer thin film transistors(PTFTs) and circuits. After analysis of the various aspects related to the PTFTs, we propose a new method to fabricate self-aligned transistors on a transparent flexible substrate. This method relies on the back-side exposure and allows self-aligned short-channel transistors to be fabricated in close proximity to not-self aligned ones. Self-aligned transistors with a length of 50um and width of 1000um have a saturation current of around 1uA and a saturation voltage of around -38 volts at a Vgs of -40 volts.Following the self-aligned fabrication method, we use a regular process flow to fabricate fully patterned bottom-gate bottom-contact transistors on glass substrate. PTFTs with interdigitated, corbino and standard layout are fabricated. Gate dielectric and organic semiconductor are SU-8 and poly(3-hexylthiophene)(P3HT), respectively. Two methods for the patterning of the polymeric active layer are proposed. MIMIC is used to obtain P3HT patterns with several micrometer thickness. Lift-off, however, is found to be suitable for the patterning of relatively thin(20 to 100 nm) P3HT films. Moreover, leakage current of about one twentieth of the channel current, resulting from the non-patterned active layer is eliminated successfully by P3HT patterning with both MIMIC and lift-off.A simple method for fabricating discrete transistors with silver epoxy drain/source electrodes is proposed next. PTFTs fabricated with this method showed a saturation mobility of 0.036cm^2/Vs and Ion/Ioff ratio of about 8.Finally, we examine a treatment route for de-doping of the P3HT film. Vacuum treatment is found to be an effective way for desorption of the doping species from P3HT, heat treatment after vacuum, however, did not result in the reduction of the film conductivity. Electrical conductivity of drop-casted P3HT film decreased from 2.2x10^-5 S/cm to 0.5x10^-6 S/cm after vacuum treatment. Influence of heat and light at different wavelengths on the conductivity of the film is investigated at the last part of the thesis. Conductivity increased exponentially to 8x10^-5 S/cm from initial 0.5x10^-6 S/cm when temperature swept from 30C to 140C. Light with different wavelengths has also a observable effect on film conductivity. Exposure to blue light caused 9 fold increase in conductivity. Elimination of the light induced effect took around 5 hr for each wavelength.
Benzer Tezler
- Enhancement of dispenser cathode fabrication with pre – design activation simulations and polymer doping
Polimer katkılandırma ve ön aktivasyon tasarımı benzetim çalışmaları ile dispenser katotların üretim süreçlerinin geliştirilmesi
NERGİS YILDIZ ANGIN ATMACA
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Fabrication and characterization of support layer for thin film nanocomposite desalination membranes
İnce film nanokompozit desalinasyon membranları için destek tabakası üretimi ve karakterizasyonu
KADER ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
- MEMS ile entegre mikro ısıtıcı ve IDE mikro sistemlerin fabrikasyonu ve nano kompozit yarı iletken gaz sensör uygulaması
Fabrication of integrated micro heater and ide micro systems with MEMS and application of nano composite semiconductor GAS sensor
HALİME İLBEYİİLİNGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA MOROVA
DOÇ. DR. CİHAT TAŞALTIN
- Surface acoustic wave based sonoporation microsystems forsingle tumor cell applications
Başlık çevirisi yok
BURAK YILDIRIM
- PVA/kopolimer-g-PLA/organik kil/AgNO3 nanokompozitlerinin ve nanoliflerinin sentezi, karakterizasyonu ve antibakteriyel özellikleri
Synthesis, characterization and antibacterial acti̇vi̇ti̇es of PVA/copolymer-g-PLA/organoclay/AgNO3 nanocomposites and nanofibers
NİLUFER NAGİZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAKİR RZAYEV