Geri Dön

PEDOT:PSS kapı elektrodlu alan-etkili transistörlerde kapı yalıtkanının transistör parametreleri üzerine etkileri

The effects of gate insulator on transistor parameters of organic field-effect transistors with PEDOT:PSS gate electrode

  1. Tez No: 543059
  2. Yazar: TAYFUN YARDIM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM YÜCEDAĞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Düzce Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 125

Özet

Organik alan-etkili transistörler (OFET'ler) esnek yapıları ve düşük üretim maliyetleri nedeniyle bir elektronik bileşen olarak elektronik devrelerde kullanılmak üzere son dönemde yoğun olarak çalışılmaktadır. OFET'lerde organik yarıiletkenin yanında kapı yalıtkanı da yarıiletken-dielektrik arayüzeyindeki yük taşınımını etkileyen bir etmen olması dolayısıyla çok önemli bir bileşendir. Uygun kapı yalıtkanlarının OFET'e eklenmesiyle transistörlerin performansı ciddi oranlarda yükselebilmektedir. Bu bağlamda, OFET'lerin elektronik parametre değerlerini iyileştirmek için üniversitemiz kimyacıları tarafından sentezlenen ve literatürde çok kullanılan poli(metil-metakıralat) (PMMA)'ya göre mekanik olarak esneklik avantajına sahip organik polimer poli(metilakrilat) (PMA) ince-film halinde ve polimerin jel haline getirilmesi vasıtasıyla jel halinde üretilen transistörlerde kapı yalıtkanı olarak kullanılmıştır. Ayrıca PMA polimerinin orjinal olarak sentezlenen dört adet kopolimeri de (P18, P28, P29 ve P30) polimerizasyon sürecinde metil akrilata (MA) belli oranlarda soya yağı eklenmesiyle elde edilmişdir. İnce-film halinde kaplanan PMA, PMMA'ya göre daha yüksek mobilite ve daha düşük eşik gerilimi (VTH) gibi bir özellik sergilese de akım açma-kapama oranı (ION⁄IOFF) ve eşikaltı salınımı (SS) gibi parametrelerde, yüksek kapı sızıntı akımından (IOFF) dolayı düşük performans göstermiştir. IOFF değerini ve transistörün çalışma voltajını düşürmek adına PMA ve yukarıda bahsedilen kopolimerleri jel haline getirilmiş ve OFET'lerde kapı yalıtkanı olarak kullanılmıştır. Sonuç olarak bu şekilde üretilen transistörlerle hem çalışma voltajlarının düşürülebildiği hem de kopolimerlerdeki polimerleşme sürecinde soya yağı MA oranının arttırılmasıyla jel dielektriklerin bağıl dielektrik katsayılarının düşürülebildiği ve bu sayede OFET'in en önemli parametrelerinden biri olan mobilitenin yükseltilebildiği görülmüştür. Dahası, kapı yalıtkanlarının jel haline getirilip kullanılmasıyla IOFF akımının da azaltılabileceği ispatlanmıştır. Bunların yanında şunu da belirtmek gerekir ki; poli(3,4-etilendioksitiyofen) polistren sülfonat (PEDOT:PSS) organik iletken formulasyonunun kapı elektrodu olarak tasarımlarda kullanılmasıyla cihazların performansının dahada yükselebildiği tespit edilmiştir. Son olarak, yukarıda bahsedilen kapı yalıtkanları ve teknikleri kullanılarak basit ve ucuz yöntemlerle üretilen OFET'lerin elektronik osilatör ve evirici gibi elektronik devrelerinde devre elemanı olarak kullanılma potansiyelinin olduğu söylenebilir.

Özet (Çeviri)

Organic field-effect transistors (OFETs), recently have been studied intensively for their usage as an electronic component in electronic circuits because of their flexibility and low production costs. In OFETs, besides the organic semiconductor, gate insulators are also important components since they have a high impact on the charge transport in the semiconductor-dielectric interface. Performance of the transistors can be improved significantly via adding compatible gate insulators in OFETs. In this regard, in order to enhance the parameter values of the OFETs, poly(methyl-acrylate (PMA) which was synthesized by chemist of our university and more flexible compared to the heavily used poly(methyl-methacrylate) (PMMA) in the literature was used as gate insulators in OFETs both as thin-film and gel states. Copolymers of the PMA (P18, P28, P29, and P30) were originally synthesized and obtained by adding particular amount of soybean oil to the methyl acrylate (MA) in the polymerization process. Even though coated thin-film PMA was proven to have a higher mobility and lower threshold voltage (VTH) compared to the coated PMMA thin-film, on-to-off current ratio (ION⁄IOFF) and subthreshold swing (SS) parameters were exhibited a lower performance since the higher gate leakage current (IOFF). Therefore, PMA and above-mentioned copolymers of the PMA were transformed into the gel state and used as gate insulators in order to decrease the IOFF and operating voltage of the devices. Consequently, it was demonstrated that operating voltage of the devices can be decreased in this way. Furthermore, relative dielectric constant of the gel dielectric can also be decreased by increasing the soybean oil to MA weight ratio in the polimerization process and it was proven that this led the enhancement of mobility. Moreover, it was shown that transforming the gate insulators into gel state lowers the value of IOFF. Besides all of that, it was shown that using the poly(3,4- ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) formulation as a gate electrode in designs enhanced the performance of the devices further. Finally, it can be said that by using above mentioned gate insulators and simple techniques, OFETs can be fabricated with a low budget and then they can be potentially used in electronic oscillator and inverter circuits.

Benzer Tezler

  1. Investigation of ion transport properties of organic electrochemical transistors

    Organik elektrokimyasal transistörlerin iyon taşınma özelliklerinin incelenmesi

    TUĞÇE KÜÇÜKTARTAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ

  2. Elektroaktif fonksiyonel stiren polimerlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektroeğirilmiş nanofiberlerin üretilmesi

    Synthesis, characterization of electroactive functional styrene polymers and production of electrospun nanofibers

    OKAN GÜNAYDIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaGebze Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BÜNYEMİN ÇOŞUT

  3. Bor içeren donör-akseptör (D-A) organik materyallerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi

    Syntheses of boron containing donor-acceptor (D-A) organic materials and investigation of their properties

    ONUR ŞAHİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK

  4. Development of polymer based fibers with photovoltaic effect

    Fotovoltaik etki oluşturan polimerik liflerin geliştirilmesi

    KÜBRA İLGEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ DEMİR

  5. Optoelectronic neural ınterfaces using PEDOT: PSS pseudo-capacitors and AlSb nanocrystals

    PEDOT: PSS psödo-kapasitör ve AlSb nanokristalleri tabanlı optoelektronik nöral arayüzler

    MERTCAN HAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU