13ª Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos

Transistores orgânicos por efeito de campo com camadas dielétricas orgânica e inorgânica

21 de ago. de 2023 10:30

1h 30m

Salão de Eventos USP

Básica 10h30 - 12h00

Descrição

Os transistores orgânicos por efeito de campo (OFETs) desempenham um papel fundamental na eletrônica orgânica, assim como os transistores convencionais desempenham na eletrônica. A camada dielétrica é um componente crucial desses dispositivos, e suas características têm um impacto significativo na eficiência dos OFETs. Por exemplo, a escolha das características dessa camada afeta diretamente a corrente de fuga de porta e a tensão de operação dos dispositivos. Portanto, a compreensão dos eventos físicos e químicos que ocorrem na camada dielétrica é essencial para o aprimoramento dos OFETs. Neste estudo, comparamos transistores a base do polímero semicondutor poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) com dielétricos orgânico (PMMA) e inorgânico (AlOx). Nosso objetivo foi analisar as características elétricas de cada tipo, fornecendo informações relevantes para trabalhos futuros. Os resultados mostraram que os transistores com AlOx operam com tensões aplicadas da ordem de 5V, sendo adequados para aplicações de baixa tensão, enquanto os transistores com dielétrico orgânico requerem tensões de operação mais elevadas (~80V). Essa diferença é atribuída ao valor da constante dielétrica de cada material (entre 7,5 e 15 para AlO e ~3 para o PMMA, assim como à espessura e condutividade das camadas dielétricas. (1-2) Embora os dielétricos orgânicos polares, como o PMMA, exijam alta tensão de operação, eles são cientificamente interessantes devido à orientação dos grupos polares em resposta ao campo elétrico aplicado. Esse alinhamento molecular pode ser utilizado para mapear o campo elétrico (e consequentemente a distribuição de cargas) ao longo do canal de OFETs. Como trabalho futuro, a espectroscopia por geração de soma de frequências (espectroscopia SFG) será utilizada para investigar o alinhamento dos grupos polares e, consequentemente, o campo elétrico no dielétrico, sem danificar o dispositivo ou alterar a distribuição de cargas sondada. (3) Portanto, tanto os transistores com dielétrico inorgânico quanto os com dielétrico orgânico têm aplicações promissoras na ciência e tecnologia, justificando a quantidade significativa de pesquisas dedicadas a eles.

Referências

1 KALTENBRUNNER, M. et al. Anodized aluminum oxide thin films for room‐temperature‐processed, flexible, low‐voltage organic non‐volatile memory elements with excellent charge retention. Advanced Materials, v. 23, n. 42, p. 4892-4896, 2011.

2 BRANDRUP, J. et al. Polymer handbook. New York: Wiley, 1999.

3 LAMBERT, A. G.; DAVIES, P. B.; NEIVANDT, D. J. Implementing the theory of sum frequency generation vibrational spectroscopy: a tutorial review. Applied Spectroscopy Reviews, v. 40, n. 2, p. 103-145, 2005.