Desenvolvimento, caracterização e otimização de transistores orgânicos de efeito de campo

Abstract

Neste trabalho, desenvolveu-se a tecnologia de fabricação de transistores orgânicos de efeito de campo utilizando-se as técnicas de fotolitografia e plasma de oxigênio. Foram produzidos transistores com boas características: alta reprodutibilidade, ótima estabilidade ambiental, altas mobilidades, altas correntes, baixas tensões de operação e baixas resistências de contato, se comparados com os obtidos na literatura. Observou-se a degradação devido ao transporte de cargas. Quanto mais cargas atravessam o canal do transistor, maior é a degradação. Foi mostrado que esta degradação é dependente do grau de regiorregularidade. Quanto maior é a regiorregularidade, menor é a degradação. Mostramos que os contatos de fonte e dreno podem ser compostos por Ni, sendo este uma excelente alternativa ao metal mais utilizado, o Au. Medimos a resistência de contato na fonte e no dreno utilizando o Ni e encontramos valores que estão próximos aos melhores reportados na literatura. Obtivemos valores de mobilidade independentes da resistência de contato, mostrando que ambas variam de acordo com o efeito de campo. Fabricamos transistores com Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) sem defeitos de regiorregularidade, obtendo transistores com mais altas correntes, devido ao aumento da cristalinidade dos filmes e da melhora da estabilidade de operação dos dispositivos.

In this work, the technology of organic field-effect transistors was developed using the techniques of photolithography and oxygen plasma. Transistors with good characteristics were produced: high reproducibility, excellent environmental stability, high mobility, high currents, low operating voltages and low contact resistance, in comparison with the oder ones obtained elsewhere. The degradation was observed due to the transport of charges. The more charges through the transistor channel, the greater the degradation. It has been shown that this degradation is dependent on the degree of regioregularity. The greater the regioregularity, the lower the degradation. We have shown that the source and drain contacts can be composed of Ni, this being an excellent alternative to the most used metal, Au. We measured the contact resistance at the source and the drain using Ni, and found values that are close to the best reported in the literature. We obtained mobility values independent of the contact resistance, showing that both vary according to the field effect. We produced transistors with Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) without defects of regioregularity, obtaining transistors with high currents, due to the increase of crystallinity of the films and the improvement of the stability of operation of the devices.