Printing of organic semiconductors: morphology, crystal structure and interfaces

Resum

L’electrònica orgànica està despertant interès a causa del seu baix cost i escalabilitat. Els semiconductors orgànics (OSC) es poden dipositar mitjançant tècniques de solució compatibles amb processat gran escala, baixes temperatures i sobre substrats flexibles. El transport de càrregues a OSC està determinat per la superposició electrònica entre molècules i, per tant, la morfologia i l’estructura de les pel·lícules d’OSC té un efecte crucial en el rendiment del dispositiu. Els transistors orgànic d’efecte de camp (OFET) són plataformes idònies per estudiar les propietats de transport càrregues dels OSC. A més, aquests dispositius mostren un gran potencial per a la fabricació de detectors, com el desenvolupament de fotodetectors o en biosensors mitjançant l’ús d’OFET amb un electròlit substituint el dielèctric, anomenats transistors orgànics d’efecte de camp amb porta electrolítica (EGOFET). En aquesta tesi, hem fabricat OFET i EGOFET utilitzant una tècnica desenvolupada al grup de deposició en dissolució (BAMS) per dipositar la capa d’OSC, aquesta és una tècnica d’impressió d’alt rendiment i baix cost. A més, per processar els OSC, fem servir barreges d’aquests materials amb poliestirè (PS) per millorar la processabilitat i la cristal·linitat de l’OSC. Es va investigar la influència dels paràmetres de recobriment i la formulació de la solució en la morfologia i estructura de les pel·lícules capes prima usant els OSC dibenzotetrathiafulvalene, 6,13-Bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene, and 2-Decyl-7 -phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene. La modificació d’aquests paràmetres va permetre controlar la formació de polimorfs cinètics o termodinàmics, i també la anisotropia de pel·lícules primes. Les pel·lícules es van optimitzar per aconseguir millors rendiment dels OFET. L’aplicació d’OFET basats en derivats del pentacé com a fotodetectors de raigs X, també es va dur a terme. La resposta de raigs X es va optimitzar controlant la morfologia de les pel·lícules prima, reduint la majoria dels paranys dels portadors de càrrega utilitzant barreges de OSC amb PS i millorant la mobilitat del dispositiu. Es van aconseguir fotorespostes rècord superant les dels detectors inorgànics comercials. Finalment, estudiem diferents aspectes relacionats amb la modificació de la interfície de l’elèctrode de porta amb l’electròlit als EGOFET. Investiguem com la funcionalització de l’elèctrode de porta amb monocapes de moleculars autoacoblades o l’ús d’elèctrodes de pasta de carboni poden ser eines útils per ajustar la resposta del dispositiu. A més, es van aprofitar els EGOFET per controlar la formació d’una monocapa de tensioactiu al metall de la porta.

Data del Ajut	3 de juny 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Marta Mas Torrent (Director/a)