Álcool polivinílico (PVA) como dielétrico de porta em eletrônica orgânica

Abstract

Enquanto que a maioria das pesquisas na área de transistores orgânicos de efeitos de campo (OFETs) concentra-se no desenvolvimento e na caracterização do semicondutor orgânico, a camada dielétrica ocupa um importante lugar no desempenho do dispositivo. Este trabalho tem o objetivo de estudar os efeitos da massa molecular, grau de hidrólise e reticulação sobre o desempenho do PVA para uso como material dielétrico em OFETs. Com esta finalidade, estruturas metal-isolante-semicondutor (MIS) e filmes poliméricos foram preparados e caracterizados física e quimicamente. A estrutura do polímero foi analisada por meio de análises de TGA, DSC e espectros de fotoluminescência, enquanto a caracterização eléctrica do filme foi baseada no estudo de capacitores, através de medidas I-V e C-V. A reticulação apresentou o maior impacto sobre as propriedades do polímero, seguido pelo grau de hidrólise, devido à sua grande influência sobre a mobilidade da cadeia. Um aumento na mobilidade da cadeia afetou positivamente a resposta dielétrica e negativamente a capacidade de isolamento, gerando a necessidade de compromisso entre estas duas propriedades. A maior desvantagem encontrada foi à alta sensibilidade dos filmes às condições ambientais, especialmente a umidade. O melhor desempenho para isolante orgânico foi obtido a partir de amostras de PVA não completamente hidrolisado.

For as much as the research in the Organic Fields Effect Transistors focus in the development and characterization of organic semiconductor, the dielectric layer occupies a mainly place in device performance. This work aims to study the effects of molecular weight, degree of hydrolysis and crosslinking on the performance of PVA as dielectric material in OFETs. For this purpose, MIS structures and polymeric films were characterized. The polymer structure was analysed by TGA, DSC and photoluminescence while the electrical characterization of the film was based on the study of MIS capacitors. Crosslinkage presented the major impact on the polymer properties followed by degree of hydrolysis due to their large influence on chain mobility. An increase on chain mobility affects positively dielectric response and negatively insulation capacity, generating the need of compromise between these two properties. The major drawback encountered for PVA as dielectric was the high sensitivity of the films to environmental conditions especially moisture. The best performance for organic insulator was obtained from partially hydrolysed PVA sample.