Printing of organic semiconductors: morphology, crystal structure and interfaces

Resumen

La electrónica orgánica está despertando interés debido a su bajo costo y escalabilidad. Los semiconductores orgánicos (OSC) se pueden depositar mediante técnicas de solución compatibles con procesado a gran escala, bajas temperaturas y sobre sustratos flexibles. El transporte de cargas en OSC está determinado por la superposición electrónica entre moléculas y, por lo tanto, la morfología y estructura de las películas de OSC tiene un efecto crucial en el rendimiento del dispositivo. Los transistores orgánicos de efecto de campo (OFET) son plataformas idóneas para estudiar las propiedades de transporte cargas de los OSC. Además, estos dispositivos muestran un gran potencial en para la fabricación de detectores, como el desarrollo de fotodetectores o en biosensores mediante el uso de OFET con un electrolyto substituyendo el dielectrico, llamados transistores organic de efecto de campo con puerta electrolitica (EGOFET). En esta tesis, hemos fabricado OFET y EGOFET utilizando una técnica desarrollada en el grupo de deposición en disolución (BAMS) para depositar la capa de OSC, esta es una técnica de impresión de alto rendimiento y bajo costo. Además, para procesar los OSC, usamos mezclas de estos materiales con poliestireno (PS) para mejorar la procesabilidad y la cristalinidad del OSC. En el Capítulo 2, se investigó la influencia de los parámetros de recubrimiento y la formulación de la solución en la morfología y estructura de las películas delgada usando los OSC dibenzotetrathiafulvalene, 6,13-Bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene, and 2-Decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene. La modificación de estos parámetros permitió controlar la formación de polimorfos cinéticos o termodinámicos y también la anisotropía de películas delgadas. Las películas se optimizaron para lograr un mejor rendimiento de los OFET. El capítulo 3 está dedicado a la aplicación de OFET basados en derivados del pentaceno como fotodetectores de rayos X. La respuesta de rayos X se optimizó controlando la morfología de las películas delgada, reduciendo la mayoría de las trampas de los portadores de carga usando mezclas de OSC con PS y mejorando la movilidad del dispositivo. Se lograron fotorrespuestas récord superando las de los detectores inorgánicos comerciales. En el Capítulo 4, estudiamos diferentes aspectos relacionados con la modificación de la interfaz del electrodo de puerta con el electrolito en los EGOFET. Investigamos cómo la funcionalización del electrodo de puerta con monocapas de moleculares autoensambladas o el uso de electrodos de pasta de carbono pueden ser herramientas útiles para ajustar la respuesta del dispositivo. Además, se aprovecharon los EGOFET para controlar la formación de una monocapa de tensioactivo en el metal de la puerta.

Fecha de lectura	3 jun 2022
Idioma original	Inglés
Supervisor	Marta Mas Torrent (Director/a)