Transistores orgânicos de efeito de campo em arquitetura vertical

Abstract

Resumo: Devido as vantagens dos materiais orgânicos, tais como baixo custo, flexibilidade e fácil processabilidade, transistores de efeito de campo que utilizam esses materiais, tem se tornado um tápico de pesquisa ativo nos Últimos anos. O desempenho dos transistores de efeito de campo organicos (OFETs) e geralmente discutido em termos da mobilidade de portadores de carga no semicondutor. Nos ultimos anos o desenvolvimento de novos semicondutores organicos e novas tecnicas de preparacão dos filmes, permitiu a obtencao de filmes organicos com alto grau de cristalinidade. Por outro lado, a geometria do dispositivo tambem afeta o desempenho. Em FETs convencionais, o comprimento do canal corresponde a distancia entre a fonte e o dreno, e na maioria dos casos, sao necessarias tecnicas de padronizacao bastante complexas de modo a se conseguir comprimentos de canal curtos. Um caminho alternativo para a construçao de FETs com comprimento de canal curto e o uso da arquitetura vertical. Nesta estrutura, o comprimento do canal pode ser controlado pela espessura da camada organica e um comprimento de canal menor do que 1 ^m pode ser conseguido facilmente. Este trabalho tem por objetivo a construcao e caracterizacão de FETs organicos em arquitetura vertical. Os dispositivos foram construídos utilizando filmes metalicos e nanotubos de carbono como eletrodo intermediário e semicondutores organicos com propriedades bem conhecidas como o fulereno C60 no canal. O alcool Polivinílico foi o material escolhido para constituir a camada isolante no dispositivo. Estes dispositivos apresentaram baixas correntes de fuga na porta, condoo necessaria para que o FET funcione efetivamente como um dispositivo de três terminais.

Abstract: Because of the advantages of organic material, such as low cost, flexibility and easy processability, field-effect transistors - that use these materials - have become a topic of active research in the last years. However, the performance of the organic field-effect transistors (OFETs) is usually discussed regarding the mobility of the charge carriers in the semiconductor. In the last years, the development of new organic semiconductors and new techniques of film preparations, has allowed the obtainment of organic films with high degree of crystallinity. Moreover, the geometry of the device also affects the performance. In conventional FETs, the length of the channel corresponds to the distance between the source and the drain, and, in most of cases, in order to achieve short channels lengths; there will be needed very complex patterning techniques. An alternative path to construct FETs with short channel length is the use of a vertical architecture. In this structure, the channel length can be controlled through the organic layer thickness, and a channel length smaller than 1 ^m can be easily obtained. This work aims the construction and characterization of organic FETs in vertical architecture. The devices were constructed using metallic films and carbon nanotubes as intermediate electrodes and organic semiconductors with well-know properties, for instance fullerene Ceo with material from the channel. Polyvinyl alcohol was the material chosen to construct the insulating layer in the device. These devices presented low leakage currents at the gate, a necessary condition for effective functioning of the FET as a three-terminal device.