Medidas de Van der Pauw para semicondutores orgânicos

Abstract

Neste trabalho, foi desenvolvido um dispositivo Van der Pauw, usando a técnica de foto litografia, para medida da mobilidade de semicondutor orgânico. Tal dispositivo realiza medidas de quatro pontas que independem da resistência de contato entre o semicon dutor orgânico e o metal dos contatos. Foram utilizados contatos de Ni e dielétrico de porta SiO2. O dispositivo foi fabricado sobre uma lâmina de Si, que serve como porta do dispositivo. Antes de depositar o semicondutor orgânico sobre o Si, foi criada uma fina camada de SiO2, que tem o papel de dielétrico de porta. O semicondutor utilizado foi o Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), depositado pela técnica de spin coating. Os cálculos teóricos para a modelagem do sistema foram realizados, partindo-se da teoria de Van der Pauw e de modelos DC para transistores orgânicos. A partir de aproximações de primeira ordem, mostrou-se que, variando-se a tensão na porta, a condutância de folha possuía uma dependência linear com a diferença entre a tensão na porta e o valor médio das tensões nos eletrodos de medida de tensão elétrica As medidas foram realizadas com o analisador de parâmetros. Diferentes tensões na porta e injeções de corrente foram realizados, com os respectivos valores de tensão elétrica medidos. Usando os dados das medidas, foram extraídos os valores de condutância de folha e de mobilidade. Os valores de mobilidade encontrados foram entre 0,1 e 0,5 cm2/Vs, que são da mesma ordem de grandeza dos valores já obtidos na literatura por outros métodos. Porém, os resultados deste trabalho indicam que, possivelmente, os valores de mobilidade encon trados pelos demais métodos estejam subestimados, devido à influência da resistência de contato.

In this work, a Van der Pauw device was developed, using the photolithography technique, to measure the mobility of organic semiconductors. This device performs four-point mea surements that are independent of the contact resistance between the organic semicon ductor and the metal of the contacts. Ni contacts and SiO2 gate dielectric were used. The device was manufactured on a Si wafer, which serves as the device’s port. Before depositing the organic semiconductor on the Si, a thin layer of SiO2 was created, which serves as a gate dielectric. The semiconductor used was Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), deposited using the spin coating technique. Theoretical calculations for modeling the system were carried out, based on Van der Pauw theory and DC models for organic transistors. Using first-order approximations, it was shown that, by varying the voltage at the gate, the sheet conductance had a linear dependence on the difference between the voltage at the gate and the average value of the voltages at the electrical voltage measurement electrodes. The measurements were carried out with the parameter analyzer. Different gate volt ages and current injections were performed, with the respective electrical voltage values measured. Using the measurement data, sheet conductance and mobility values were extracted. The mobility values found were between 0.1 and 0.5 cm2/Vs, which are of the same order of magnitude as the values already obtained in the literature using other methods. However, the results of this word indicate that the mobility values found by other methods are possibly underestimated, due to the influence of contact resistance