بخشی از مقاله
چکیده: امروزه با پیشرفت در تکنولوژي CMOS تمایل بی سابقه به کوچک کردن ترانزیستور ها، موجب شده است مهندسین و محققان که بتوانند ضخامت گیت دي اکسید سیلیکون را به کمتر از دو نانومتر برسانند. اما این تکنولوژي، مشکلاتی مانند افزایش تونل زنی کوانتومی، افزایش جریان نشتی و نفوذ اتم بور از گیت دي الکتریک فرا نازك را به همراه داشته است]١.[امروزه مواد نانوکامپوزیت هیبریدي آلی _ غیرآلی که شامل اکسید هاي فلزي هستند ،به علت جریان نشتی پایین و ثابت دي الکتریک بالا توانسته اند جایگزین مناسبی براي گیت دي الکتریک ترانزیستورهاي اثر میدانی آلی باشند]٤-٢.[ اخیرا مطالعات و تحقیقات کثیري درباره لایه هاي نانوساختار سیلیکونی صورت گرفته است در این مقاله تاکید ما بر مواد پایه کربنی است و ترانزیستورهاي لایه نازك آلی را مورد بررسی قرار می دهیم در ساختار ترانزیستور مورد نظر ،از اتصالات فلزي شامل اتصالات گیت، درین و سورس با استفاده از لایه نشانی فلزاتی مانند آلومینیوم، طلا و یا نقره ایجاد می گردند که این لایه ها به صورت متوسط ضخامتی در حدود 30 nm دارند.
واژه هاي کلیدي: OFET ، OLED، مواد نیمه هادي آلی ، نانوکامپوزیت هیبریدي آلی _ غیر آلی، سلول هاي خورشیدي.
.1مقدمه:
در اواسط قرن بیستم با تحولی شگرف مبتنی بر ساخته شدن ترانزیستورها در تکنولوژي ساخت دستگاهها و ادوات الکترونیکی روبرو شدیم. ترانزیستورهایی که امروزه به وفور مورد استفاده
هستند، برپایه اصول ترانزیستورهاي اولیه کار می کنند اما با ابعادي بسیار کوچکتر و با کیفیت و ماندگاري بسیار بالاتري ساخته می شوند.
نیمه هادي آلی نیز یک ماده آلی با خواص نیمههادي یا نیمهرسانا است، براي مثال هدایت الکتریکی آن بین عایق و فلز قرار دارد. این مواد آلی نقش مهمی در دیودهاي نوردهنده (LED) ،
ترانزیستورهاي اثر میدانی (FET) و سلول هاي فتوولتائیک دارند.
این ها موارد ارزان و مقیاسپذیري براي ادوات مبتنی بر سیلیکون به حساب میآیند زیرا می توان این نیمههاديها را از حالت محلول چاپ کرد.استفاده از مواد نیمه هادي آلی براي اولین بار در اوایل دهه هشتاد براي ایجاد ادوات الکترونیکی مورد توجه قرار گرفت. که با استفاده از این مواد اولینOLED ها یا همان دیودهاي نوردهنده ساخته شدند.علاوه بر این، ادوات مبتنی بر مواد آلی به دلیل پیوندهاي سست بین ملکولی در لایه هاي ایجاد شده از آنها، تا حد زیادي به لحاظ مکانیکی،می توانند انعطاف پذیر باشند.[8-10]به علت بروز اثرات تونلی زنی کوانتومی و نفوذ اتم هاي سبک به داخل فیلم که موجب افزایش جریان هاي نشتی میشوند و کارایی گیت دي الکتریک را کاهش میدهند معماري جدیدي در حوزه ي نانو الکترونیک،براي تولید ادوات جدید ترانزیستورهاي اثر میدانی مطرح گردد]٧-٥.[ برخلاف این مواد آلی، مواد معدنی مانند سیلیکون، ژرمانیوم و گالیوم آرسناید تنها در حالت کریستالی قابلیت استفاده در ساختار ادوات الکترونیکی را دارند که در این حالت نیز پیوندهاي کوالانسی،انعطاف پذیري را در آنها غیر ممکن می سازد.[8-10]
استفاده از مواد آلی فعال در ساختار این ترانزیستور باعث شده مدارهاي الکترونیکی را روي بسترهاي پلاستیکی پیاده سازي کنند
æ همین دلیل، هزینه را کاهش داده است.
2. OLED ها:
1
اولین همایش منطقه ای برق و فناوریهای نوین دانشکده فنی و حرفه ای سما اردبیل- شهریور١٣٩٤
امروزه نیمه هادي ها یکی از پرکاربردترین مواد به شمار میروند .در این بخش نوعی از ادوات نیمه هادي به نام مواد OLED که داراي دو نوع می باشند مورد برسی قرارگرفته است. از سال ١٩٦٧
میلادي تا سال ١٩٩٠ تحقیقات مربوط به مکانیزم واکنشهایی که بتوان از طریق آنها ساختارهاي رزونانس پلیمرهاي مختلف را تهیه کرد آغاز شد.[11] بین سالهاي ١٩٩٠ تا ٢٠٠٠ میلادي تحقیقاتی در زمینه تکنولوژي پلاستیکهاي رسانا و پلاستیکهاي انعطلاف پذیر در دانشگاه کمبریج و مرکز تحقیقات کاوندیش انجام شد و در طی همین سالها بود که مرکز تحقیقات کاوندیش توانست به فناوري ساخت مواد پلیمري رسانا جریان الکتریکی دست یابد.
الف. انواع OLED ها:
OLED ها داراي دو نوع مختلف زیر هستند:
1 . Electron Transport : PBD – butyl -PBD – Bphen – BCP – TAZ – Alq3 2 . Electron Hole :
TPB – TPD – NPD – TCTA – TDAB – CuPc
این مواد از لحاظ ساختار داراي تقارن می باشند ولی در برخی از آنها کمپلکس نیز دیده میشوند . با وجود پلیمر بودن این مواد این امر طبیعی است که در تمامی این مواد حلقه هایی از سیکلو هگزان و سیکلو پنتان دیده می شود و به وضوح می توان دید که نیتروژن در تمامی این ترکیبات وجود دارد.[11] میزان انتقال الکترون این گونه مواد زیر ٨٣% می باشد به همین دلیل این پلی مره را به نوع
Pنسبت می دهند. براي مثال می توان به ماده اي با نام تجاري TECEBاشاره نمود که داراي فرمول C54H45N3 میباشد و وزن مولوکولی آن برابر با ٧٣٥٫٩٨ است. این مواد با جذب انرژي از نور یا الکتریسیته به نشر نور سفید با طول موج حداکثر 350 نانو مترمی پردازند.( البته نوع رنگ نشر شده به شدت جریان وابسته نیست بلکه به نوع ماده وابسته است به براي مثال براي تولید رنک سبز روشن در یک سلول به 6 ولت برق نیاز است و اگر این مقدار زیر 6 ولت باشد نوري نشر نمی شود اما اگر 10 ولت برق به سلول داده شود باز هم همان رنگ سبز روشن دیده میشود). این مواد
براي تولید انرژي الکتریکی باید به صورت اکیسد و سوسپانسیون باشند و با جذب نور انرژي الکتریکی تولید می کنند . از این مواد در سلولهاي خورشیدي جدید استفاده می شود . مقدار ولتاژ خروجی به عواملی از قبیل نوع پلیمر، فرکانس نور و تعداد لایه هاي فیلمهاي پلاستیکی بستگی دارد.
