Estudo e implementação de transistor orgânico vertical de efeito de campo com eletrodo intermediário naturalmente permeável

Abstract

Resumo: Este trabalho apresenta uma analise de modelos para o transistor vertical de efeito de campo com fonte permeável. Investiga-se também mecanismos de transporte eletrônico em superfícies metal-semicondutor. As analises são feitas com base em semicondutores de estado solido e estendidas a eletrônica molecular com a inclusão de algumas considerações. Em seguida são realizados experimentos para o controle da morfologia de um filme fino metálico em uma única etapa de evaporação térmica, a fim de obter permeabilidade a passagem de campos elétricos no sentido ortogonal sem perda de condutância no sentido planar. A morfologia e aferida através de microscopia de forca atômica, sendo que os dados são correlacionados com medidas de resistência de folha. Finalmente são realizados dois transistores com eletrodo intermediário permeabilizado através da técnica mencionada acima, porem com dois semicondutores moleculares diferentes, o fulereno e a ftalocianina de cobre. Os resultados obtidos revelam um comportamento ambipolar do dispositivo com ftalocianina como semicondutor, apresentando ganho de corrente, relação on/off e transcondutância relativamente altos em comparação a dispositivos orgânicos da literatura, além de tensões de operação abaixo de 5 V.

Abstract: In this work, an analysis of models for the vertical field effect transistor with permeable source electrode as well as basic charge transfer mechanisms in metalsemiconductor interfaces is presented. These analyses are made considering solidstate semiconductors and then extending the concept to molecular semiconductors with the introduction of some considerations. Also, experiments concerning the morphology control of thin metal films in a single thermal evaporation step are realized, aiming the achievement of orthogonal electric field permeability without loss of in-plane conductivity. The morphology is analyzed by atomic force microscope imaging, and the data is correlated to sheet resistance measurements. Finally, two transistors are realized using an intermediate electrode permeabilized trough the techniques described above, however two different molecular semiconductor are utilized; fullerene and copper phtalocyanine. The results show an ambipolar behavior for the phtalocyanine device, with high current gain, on/off ratio and transconductance in comparison to other organic devices in the literature, as well as operating voltages below 5 V.