Printed organic field-effect transistors with high gate capacitance
Final Report Abstract
Das Projekt „Gedruckte organische Feldeffekttransistoren mit hoher Gate-Kapazität“ wurde mit dem Ziel durchgeführt, ein neues Dielektrikum für organische Feldeffekttransistoren zu entwickeln, welches folgende Eigenschaften mit sich bringt: Massendruckkompatibilität aller beteiligten Schichten, Erhöhung der flächennormierten Gate-Kapazität, Minimierung des Gate-Leckstromes, Beibehaltung der Grenzflächeneigenschaften zum organischen Halbleiter, d. h. wenige Ladungsträgerfallen. Als Ergebnis des Projektes wurde ein 3-Schichtdielektrikum entwickelt, welches sich aus einer dünnen low-k-Schicht (50–500 nm), einer stärkeren high-k-Schicht (1,5–2,5 µm) und einer dünnen Vermittlungsschicht (25–50 nm) zusammensetzt. Als Materialien wurden ausschließlich Polymere verwendet, die sich in konventionellen organischen Lösemitteln lösen und mittels Massendruckverfahren strukturiert auftragen lassen. Dieser Verbund ist zudem transparent. Die erreichte flächennormierte Gate-Kapazität Ci von bis zu 14,5 nF/cm² konnte mit diesem Ansatz im Vergleich zu einem bislang für vollständig gedruckte OFET verwendeten System mit einer einzelnen dicken low-k-Schicht versechsfacht werden. OFETs, welche mit diesem neuen 3-Schichtdielektrikum aufgebaut wurden, wiesen eine unverändert hohe maximale Feldeffektmobilität auf. Die Betriebsspannung dieser OFETs kann somit auf Werte von unter 20 V gesenkt werden. Perspektivisch eignen sich damit diese gedruckten OFETs für den Aufbau von analogen und digitalen Schaltungen, so z. B. für gedruckte Audio-Systeme bestehend aus gedrucktem Verstärker und gedrucktem Lautsprecher.
