Name: effect of bending on the electrical characteristics of flexible organic single crystal-based field-effect transistors
Uploaded: 2016-11-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors at JoVE.com

This work was supported by the Ministry of Science and Technology, Taiwan, Republic of China through Grant No. 101-2113-M-001-006-MY3.

1. Fremstilling af TCDAP 12 <ol><li> Syntetisere TCDAP ved at følge litteraturprocedurer 13. </li><li> Oprens TCDAP produkt af temperatur-gradient sublimering metode, med de tre temperaturzoner fastsat til 340, 270, og 250 ° C, henholdsvis under et vakuumtryk på 10 -6 Torr 12,14. </li></ol> 2. Dyrk Enkelte Krystaller af TCDAP Ved hjælp af en Physical Vapor Transfer (PVT) System 14 <ol><li> Sætte TCDAP prøve ved den ene ende af en b?...

<ol>
	<li>Sekitani, T., Zschieschang, U., Klauk, H., Someya, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Organic+Transistors+and+Circuits+with+Extreme+Bending+Stability.">Flexible Organic Transistors and Circuits with Extreme Bending Stability.</a> Nat. Mater. 9, 1015-1022 (2010).</li><li>Yang, Y., Ruan, G., Xiang, C., Wang, G., Tour, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Three-Dimensional+Nanoporous+Metal-Based+Energy+Devices.">Flexible Three-Dimensional Nanoporous Metal-Based Energy Devices.</a> J. Am. Chem. Soc. 136, 6187-6190 (2014).</li><li>Zhan, Y., Mei, Y., Zheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+Capability+and+Device+Performance+in+Flexible+Electronics+for+the+Internet+of+Things.">Materials Capability and Device Performance in Flexible Electronics for the Internet of Things.</a> J. Mater. Chem. C. 2, 1220-1232 (2014).</li><li>Zhang, L., Wang, H., Zhao, Y., Guo, Y., Hu, W., Yu, G., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Substrate-Free+Ultra-Flexible+Organic+Field-Effect+Transistors+and+Five-Stage+Ring+Oscillators.">Substrate-Free Ultra-Flexible Organic Field-Effect Transistors and Five-Stage Ring Oscillators.</a> Adv. Mater. 25, 5455-5460 (2013).</li><li>Jedaa, A., Halik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Strain+Resistant+Flexible+Organic+Thin+Film+Transistors.">Toward Strain Resistant Flexible Organic Thin Film Transistors.</a> Appl. Phys. Lett. 95, (2009).</li><li>Nomura, K., Ohta, H., Takagi, A., Kamiya, T., Hirano, M., Hosono, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-Temperature+Fabrication+of+Transparent+Flexible+Thin-Film+Transistors+Using+Amorphous+Oxide+Semiconductors.">Room-Temperature Fabrication of Transparent Flexible Thin-Film Transistors Using Amorphous Oxide Semiconductors.</a> Nature. 432, 488-492 (2004).</li><li>Sekitani, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bending+Experiment+on+Pentacene+Field-Effect+Transistors+on+Plastic+Films.">Bending Experiment on Pentacene Field-Effect Transistors on Plastic Films.</a> Appl. Phys. Lett. 86, 073511 (2005).</li><li>Tseng, C. -. W., Huang, D. -. C., Tao, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Transistor+Memory+with+a+Charge+Storage+Molecular+Double-Floating-Gate+Monolayer.">Organic Transistor Memory with a Charge Storage Molecular Double-Floating-Gate Monolayer.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 9767-9775 (2015).</li><li>Coropceanu, V., Cornil, J., da Silva Filjo, D. A., Olivier, Y., Silbey, R., Bredas, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge+Transport+in+Organic+Semiconductors.">Charge Transport in Organic Semiconductors.</a> Chem. Rev. 107, 926-952 (2007).</li><li>Briseno, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Performance+Organic+Single-Crystal+Transistors+on+Flexible+Substrates.">High-Performance Organic Single-Crystal Transistors on Flexible Substrates.</a> Adv. Mater. 18, 2320-2324 (2006).</li><li>Tang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Nanowire+Crystals+Combing+Excellent+Device+Performance+and+Mechanical+Flexibility.">Organic Nanowire Crystals Combing Excellent Device Performance and Mechanical Flexibility.</a> Small. 7, 189-193 (2011).</li><li>Islam, M. M., Pola, S., Tao, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Mobility+N-Channel+Single-Crystal+Field-Effect+Transistors+Based+on+5,7,12,14-Tetrachloro-6,13-Diazapentacene.">High Mobility N-Channel Single-Crystal Field-Effect Transistors Based on 5,7,12,14-Tetrachloro-6,13-Diazapentacene.</a> Chem. Commun. 47, 6356-6358 (2011).</li><li>Weng, S. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diazapentacene+Derivatives+as+Thin-Film+Transistor+Materials:+Morphology+Control+in+Realizing+High-Field-Effect+Mobility.">Diazapentacene Derivatives as Thin-Film Transistor Materials: Morphology Control in Realizing High-Field-Effect Mobility.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 1, 2071-2079 (2009).</li><li>Kloc, C., Simpkins, P. G., Siegrist, T., Laudise, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+Vapor+Growth+of+Centimeter-Sized+Crystals+of+&#913;-Hexathiophene.">Physical Vapor Growth of Centimeter-Sized Crystals of &#913;-Hexathiophene.</a> J. Cryst. Growth. 182, 416-427 (1997).</li></ol>

I dette eksperiment blev en række parametre påvirker den vellykkede måling af felt-effekt mobilitet. For det første bør den enkelt krystal være store nok til at være fremstillet i et felt-effekt indretning med bolig måling. Den fysiske dampoverførsel (PVT) metode er den, der tillader større krystaller, der skal dyrkes. Ved at justere temperaturen og strømningshastigheden af ​​bæregassen, krystaller af størrelser op til kan opnås en halv centimeter. For det andet, at valget af en enkelt krystal er vigti...

Bløde elektroniske enheder, såsom sensorer, displays og bærbare elektronik, er ved at blive udviklet og forsket mere aktivt, og mange har endda været lanceret på markedet i de seneste år 1,2,3,4. Organiske halvledende materialer spiller en vigtig rolle i disse elektroniske indretninger på grund af deres iboende fordele, herunder lave omkostninger udvikling, evnen fremstilles i opløsning eller ved lave temperaturer, og navnlig, når deres fleksibilitet sammenlignet med uorganiske halvledere 5,6. Et særligt hensyn til disse elektronik er, at de vil blive udsat for hyppige bøjning. Bending introducerer stammen i komponenter og materialer i apparatet. En stabil og ensartet ydelse er påkrævet som sådanne anordninger er bøjet. Transistorer er en vital komponent i de fleste af disse elektronik, og deres præstationer under bøjning er af interesse. En række undersøgelser har behandlet dette problem med ydeevnen ved at bøje økologisk thin film transistorer 7,8. Mens ændringerne i konduktans upon bøjning kan tilskrives ændringer i afstanden mellem kornene i en polykrystallinsk tynd film, en mere grundlæggende spørgsmål er, om ledningsevnen kan ændre sig inden for en enkelt krystal ved bøjning. Det er godt accepteret, at opladning transport mellem organiske molekyler afhænger stærkt af elektronisk kobling mellem molekyler og reorganisering energi involveret i omdannelse mellem de neutrale og ladede stater 9. Elektronisk kobling er yderst følsomme over for afstanden mellem tilstødende molekyler og til overlapning af avancerede molekylære orbitaler. Bøjningen af ​​et velordnet krystal indfører stamme og kan ændre den relative position af molekyler i krystallen. Dette kan testes med et enkelt krystal-baserede felteffekttransistor. En rapport anvendte enkelte krystaller af rubrene på et fleksibelt substrat at undersøge virkningen af krystal tykkelse ved bøjning 10. delaster med kobber phthalocyanin nanotråd krystaller forberedt på et fladt underlag, viste sig at have en højere mobilitet ved bøjning 11. Imidlertid har de egenskaber for en FET enhed bøjet i forskellige retninger ikke er blevet udforsket. Molekylet 5,7,12,16-tetrachlor-6,13-diazapentacene (TCDAP) er en n-type halvleder materiale 12. Krystallen ifølge TCDAP har en monoklin pakning motiv med forskudt π-π stabling mellem nabomolekyler langs en akse af enheden celle på en celle længde på 3,911 Å. Krystallen vokser langs denne pakning retning til opnåelse lange nåle. Den maksimale n-type felt-effekt mobilitet målt langs denne retning nåede 3,39 cm2 / V-sek. I modsætning til mange organiske krystaller, som er skøre og skrøbelige, er TCDAP krystal fundet at være meget fleksibel. I dette arbejde, vi brugte TCDAP som den ledende kanal og forberedte enkelt krystal felt-effekt-transistor på en fleksibel substrat of polyethylenterephthalat (PET). Mobilitet blev målt for krystallen på et fladt underlag, med enheden bøjet mod det fleksible substrat (nedad) eller bøjet mod porten / dielektriske side (opad). IV Data blev analyseret på grundlag af ændringer i stabling / kobling afstand blandt de tilstødende molekyler.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="999">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Colloidal Graphite(water-based)</td>
			<td style="width:208px;">TED PELLA,INC</td>
			<td style="width:160px;">NO.16053</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Colloidal Graphite(IPA-based)</td>
			<td style="width:208px;">TED PELLA,INC</td>
			<td style="width:160px;">NO.16051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">[2,2]Paracyclophane,99%</td>
			<td style="width:208px;">Alfa Aesar</td>
			<td>1633-22-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">&#160;polyethylene terephthalate&#160;</td>
			<td>Uni-Onward</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mini-Mite 1100&#176;C Tube Furnaces (Single Zone)</td>
			<td style="width:208px;">Thermo Scientific</td>
			<td>TF55030A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Agilent 4156C Precision Semiconductor Parameter</td>
			<td style="width:208px;">Keysight</td>
			<td>HP4156</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

effect of bending on the electrical characteristics of flexible organic single crystal-based field-effect transistors

Afgiften transport i en organisk halvleder afhænger i høj grad på det molekylære pakning i krystallen, som påvirker den elektroniske kobling uhyre. Men i bløde elektronik, hvori organiske halvledere spiller en afgørende rolle, de enheder vil blive bøjet eller foldet gentagne gange. Virkningen af ​​bøjning på krystalpakning og dermed ladningstransport er afgørende for anordningens ydeevne. I dette manuskript, beskriver vi protokollen til at bøje en enkelt krystal af 5,7,12,16-tetrachlor-6,13-diazapentacene (TCDAP) i felt-effekt transistor konfiguration og for at opnå reproducerbare IV egenskaber ved bøjning krystal. Resultaterne viser, at bøjning af en felteffekttransistor fremstillet på et fleksibelt substrat resulterer i næsten reversible endnu modsatrettede tendenser i charge mobilitet, afhængigt af bøjeretningen. De mobilitet øges, når enheden er bøjet mod toppen gate / dielektriske lag (opad, komprimerende tilstand) og falder, når værent mod krystal / substrat side (nedad, trækstyrke tilstand). Effekten af ​​at bøje krumning blev også observeret, med større mobilitet forandring som følge af højere bøjning krumning. Det foreslås, at de intermolekylære π-π distance ændringer efter bøjning, og derved påvirke den elektroniske kobling og den efterfølgende transportør transport evne.

Den enkelt krystal XRD analyse afslører, at TCDAP er en udvidet π-system med molekyler pakning langs en akse. Fig. 2 viser scanningen mønster ved pulver XRD for en TCDAP krystal. observeres en række skarpe toppe, svarende kun til familien af ​​(0, k, ℓ) fly, ved sammenligning med pulver-diffraktionsmønster af krystallen. Dette ville indebære, at krystalstrukturen er orienteret som vist i fig. 3. <p class="jove_content" fo:keep-to...

Watch this Scientific Journal Video about Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors at JoVE.com

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

Dette håndskrift beskriver bøjningsprocessen af ​​en organisk enkelt krystal-baserede felteffekttransistor at opretholde en fungerende anordning til elektronisk ejendom måling. Resultaterne antyder, at bøjning forårsager ændringer i det molekylære afstand i krystallen og dermed i ladningen humletilsætningen, hvilket er vigtigt i fleksible elektronik.

Effekt af bøjning på Elektriske Karakteristik af Flexible Økologisk Single Crystal-baserede felteffekttransistorer

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

Styring af størrelse, form og stabilitet af supramolekylære polymerer i vand

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

Indkapsling og permeabilitet karakteristika Plasma polymeriserede hule partikler

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma ...

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

Ultrahøj Density Array of lodretstillede Små-molekylære organiske nanotråde på vilkårlige Substrater

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Casting Protokoller til produktion af åbne celler Aluminum Skum af replikering Teknik og effekten på Porøsitet

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Scalable Solution-Processed Fabrication Strategi for High Performance, Fleksibel, Transparent Elektroder med Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Fabrikation af fleksible billedsensor baseret på Lateral RAFNS Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Fabrikation af Schottky Dioder på Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure vokset med Plasma-assisteret molekylære Beam Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Theoretical Calculation and Experimental Verification for Dislocation Reduction in Germanium Epitaxial Layers with Semicylindrical Voids on Silicon

Teoretisk beregning og eksperimentel verifikation for dislokationsreduktion i germaniumepitaksiale lag med semicylindriske hulrum på silicium

Reduction of threading dislocation density (TDD) in epitaxial germanium (Ge) on silicon (Si) has been one of the most important challenges for the ...

Fabric Moisture Uniform Control to Study the Influence of Air Impingement Parameters on Fabric Drying Characteristics

Stof fugt ensartet kontrol for at undersøge indflydelsen af luft impingement parametre på stof tørring egenskaber

Impinging dryness is now a widely used and effective way for fabric drying due to its high heat and mass transfer coefficient. Previous studies on fabric ...

Study of a Dot-patterning Process on Flexible Materials using Impact Print-Type Hot Embossing Technology

Undersøgelse af en dot-mønstreproces på fleksible materialer ved hjælp af Impact Print-Type Hot Prægning Teknologi

Here we present our study on an impact print-type hot embossing process which can create dot patterns with various designs, widths, and depths in real ...