xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

Id (mA)
-0,3
-0,2
-0,1
Vg=0
Vg=-1
Vg=-2
Vg=-3
Vg=-4
Id (μA)
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
Vg=0
Vg=-5
Vg=-7.5
Vg=-10
Vg=-15
Vg=-20
0,0
0,0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7
Vd (V)
0,0
0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0
Vd (V)
(α)
(β)
Σχήμα 2. (α) Εξάρτηση του ρεύματος Ι d από την τάση V d ενός OFET με 50 nm φιλμ NiS x PC, αναλογία W/L 23275 και
διηλεκτρικό SiO 2 πάχους 42 nm, αποτεθειμένου με spin-coating και με ανόπτηση στους 50ºC: (α) NiS 1.3 PC με ευκινησία
1.08 cm 2 V -1 s -1 και (β) NiS 3.3 PC με ευκινησία 0.02 cm 2 V -1 s -1 .
Πίνακας 1. Οι τιμές ευκινησίας για διάφορους τύπους φθαλοκυανινών.
Φθαλοκυανίνη Τρόπος παρασκευής του φιλμ Τιμή ευκινησίας (cm 2 V -1 s -1 )
NiPC Εξάχνωση 10 -5
CoPC Εξάχνωση 4 × 10 -4
NiS 1.3 PC Spin-coating 1.08
NiS 3.3 PC Spin-coating 0.02
CuS 3.8 PC Spin-coating 0.02
CoS 1.6 PC Spin-coating 0.2
ZnS 1.5 PC Spin-coating 0.02
AlS 1.5 PC 2 Spin-coating 0.02
Πίνακας 2. Ατομικές αναλογίες των στοιχείων που ανιχνεύονται στην επιφάνεια των φιλμ NiS x PC, CoS x PC και CuS x PC
που προετοιμάζονται με spin-coating. Οι αναμενόμενες ατομικές αναλογίες σύμφωνα με τη χημική δομή των μορίων
φθαλοκυανινών μετάλλων παρουσιάζονται σε παρένθεση (εκτιμώμενη αβεβαιότητα ± 10%).
MeS x PC Metal C1s/Met O1s/Met N1s/Met S2p/Met Na1s/Met
NiS 1.3 PC Ni2p 3/2
42
(32)
NiS 3.3 PC Ni2p 3/2
35
(32)
CoS 1.6 PC Co2p 3/2
42
(32)
CuS 3.8 PC Cu2p 3/2
46
(32)
8
(7.2)
14
(12)
20
(4.5)
13.2
(12)
8
(8)
8.2
(8)
7.7
(8)
8.5
(8)
1.5
(2.4)
3.3
(4)
1.5
(1.5)
4.4
(4)
1.3
(2.4)
3.3
(4)
1.6
(1.5)
3.8
(4)
Συμπεράσματα
Για τη σύγκριση των διατάξεων χρησιμοποιήθηκαν αμφότερες η εξάχνωση και το spin-coating. Οι τιμές της ευκινησίας
πεδίου των διατάξεων OFET που χρησιμοποιούν φιλμ MeS x PC είναι πολύ υψηλότερες από τις τιμές των αντίστοιχων
διατάξεων που χρησιμοποιούν εξαχνωμένες μη-σουλφονικές φθαλοκυανίνες μετάλλων. Μία χαρακτηριστική τιμή λόγου
I ON /I OFF είναι 10 3 . Ένας από τους λόγους για τους οποίους, αντίθετα από τα OFET με MePC, τα OFET των MeS x PC που
προκύπτουν από διάλυμα είναι ανίκανα να παρουσιάσουν μια ικανοποιητική περιοχή κόρου των καμπυλών ρεύματος Ι d –
τάσης V d , είναι ότι οι αγωγιμότητες των οργανικών φιλμ είναι πολύ υψηλές, γεγονός που υποβοηθάται και από τα άτομα Na
που συνεισφέρουν οι υποκαταστάτες (–SO 3 Na) των μορίων. Επίσης εξετάστηκαν ο ρόλος του κεντρικού μετάλλου και των
υποκαταστατών. Διαπιστώθηκε ότι το κεντρικό άτομο μετάλλων είναι σημαντικό, δεδομένου ότι προκαλεί διαφοροποιήσεις
στις μετρούμενες ηλεκτρικές ιδιότητες. Το πλέον υποσχόμενο μόριο είναι το NiS x PC, ακολουθούμενο από το CoS x PC και
τελικά τα Zn-, Al- και CuS x PC, τα οποία παρουσιάζουν την ίδια τιμή ευκινησίας. Αλλά σημαντικότερος είναι ο ρόλος των
υποκαταστατών. Οι διατάξεις που χρησιμοποιούσαν NiS 1.3 PC παρουσίασαν πολύ υψηλότερη τιμή ευκινησίας επίδρασης
πεδίου από το αντίστοιχο NiS 3.3 PC. Σαν γενικό συμπέρασμα, τα τρανζίστορ που βασίζονται σε MeS x PC συνδυάζουν ευκολία
κατασκευής με υψηλή απόδοση, ειδικά σε σύγκριση με τα μη-σουλφονικά αντίστοιχά τους.
Αναφορές
[1] R. Zeis, T.Siegrist and Ch.Kloc, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 022103
[2] F.Yang, M.Shtein and S.R.Forrest, Nature Materials 4 (2005) 37
[3] G.Wang, I.Zhivkov, J.Sworakowski and K.Yakushi, iMAPS Proceedings, Prague (2004) 169
[4] G.Guillard, R.Madru, M.Al Sadoun, M.Maitrot, J. Appl. Phys. 66 (1989) 4554
65