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. Bereiding van TCDAP 12 <ol><li> Synthetiseren TCDAP door het volgen van de literatuur procedures 13. </li><li> Zuiver het product TCDAP door de temperatuur-gradiënt sublimeren, met drie temperatuurzones ingesteld op 340, 270 en 250 ° C gesteld, onder een vacuümdruk van 10 -6 Torr 12,14. </li></ol> 2. Grow Single Kristallen van TCDAP Met behulp van een Physical Vapor Transfer (PVT) System 14 <ol><li> Zet de TCDAP monster aan één ui...

<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>

In dit experiment werd een aantal parameters beïnvloeden de succesvolle meting van de mobiliteit veld-effect. Ten eerste moet de éénkristallijne groot genoeg om te worden gefabriceerd tot een veld-effect apparaat voor meten van de eigenschappen zijn. Werkwijze fysische damp overdracht (PVT) is degene die kunnen grotere kristallen worden gekweekt. Door de temperatuur en de stroomsnelheid van het dragergas, kristallen van grootte tot een halve centimeter kan worden verkregen. Ten tweede, de keuze van een monokristal va...

Zachte elektronische apparaten, zoals sensoren, displays en draagbare elektronica, worden momenteel ontworpen en actiever onderzocht, en velen zijn zelfs gelanceerd in de markt in de afgelopen jaren 1,2,3,4. Organische halfgeleidende materialen een belangrijke rol in deze elektronische inrichtingen spelen vanwege hun specifieke voordelen, zoals lage ontwikkelingskosten, het vermogen om te worden bereid in oplossing of bij lage temperaturen, en in het bijzonder de flexibiliteit in vergelijking met anorganische halfgeleiders 5,6. Een speciale aandacht voor deze elektronica is dat ze worden blootgesteld aan veelvuldig buigen. Buigen introduceert spanning in de componenten en de materialen in de inrichting. Een stabiele en consistente prestaties vereist zijn als dergelijke inrichtingen worden gebogen. Transistors zijn een essentieel onderdeel van de meeste van deze elektronica en hun prestaties onder buiging van belang. Een aantal studies hebben deze voorstelling probleem aangepakt door het buigen van organische thin film transistors 7,8. Terwijl de veranderingen in de geleiding bij buigen kan worden toegeschreven aan veranderingen in de afstand tussen de korrels in een polykristallijne dunne film, een meer fundamentele vraag is of de geleiding in een monokristal kan veranderen bij buigen. Het is algemeen aanvaard dat ladingstransport tussen organische moleculen is sterk afhankelijk van de elektronische koppeling tussen moleculen en de reorganisatie energie die betrokken zijn bij de onderlinge tussen de neutrale en geladen staten 9. Elektronische koppeling is zeer gevoelig voor de afstand tussen naburige moleculen en de overlap van grens moleculaire orbitalen. Het buigen van een geordende kristallen introduceert spanning en kunnen de relatieve positie van moleculen in het kristal te veranderen. Dit kan worden getest met een monokristallijn gebaseerde veldeffecttransistor. Een verslag gebruikt eenkristallen van rubreen op een flexibel substraat om het effect van kristaldikte studie bij buigen 10. deondeugden met koperftalocyanine nanodraad kristallen voorbereid op een vlakke ondergrond werden naar een hogere mobiliteit bij buigen 11. De eigenschappen van een FET inrichting gebogen in verschillende richtingen zijn niet onderzocht. Het molecuul 5,7,12,16-tetrachloor-6,13-diazapentacene (TCDAP) een n-type halfgeleider materiaal 12. Het kristal van TCDAP heeft monokliene pakking motief met verschoven π-π stacking tussen naburige moleculen langs de a-as van de eenheidscel in een cel lengte van 3,911 Å. Het kristal groeit langs deze verpakking richting om lange naalden te geven. De maximale n-type veldeffect mobiliteit gemeten in deze richting bereikt 3,39 cm 2 / V-sec. In tegenstelling tot veel organische kristallen die bros en breekbaar zijn, wordt TCDAP kristallen gevonden zeer flexibel te zijn. In dit werk, gebruikten we TCDAP als het geleidende kanaal en bereidde de eenkristal veldeffekttransistor op een flexibel substraat of polyethyleentereftalaat (PET). Mobiliteit werd gemeten voor de kristal op een vlak substraat, de inrichting gebogen richting van het flexibele substraat (beneden) of gebogen naar de poort / diëlektricum zijde (boven). IV gegevens werden geanalyseerd op basis van veranderingen in de stapelvolgorde / koppeling afstand tussen de naburige moleculen.

<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

Het ladingstransport in een organische halfgeleider is sterk afhankelijk van de moleculaire pakking in het kristal, die de elektronische koppeling enorm beïnvloedt. In zachte elektronica, waarbij organische halfgeleiders een cruciale rol speelt, de apparaten worden gebogen of herhaaldelijk gevouwen. Het effect van het buigen op de kristalpakking en dus het ladingstransportkanaal is cruciaal voor de werking van het apparaat. In dit manuscript beschrijven we het protocol bij een eenkristal 5,7,12,16-tetrachloor-6,13-diazapentacene (TCDAP) in het veldeffekttransistor configuratie buigen en reproduceerbaar IV karakteristieken van het kristal buiging verkrijgen. De resultaten tonen dat het buigen van een veldeffect transistor opgesteld op een flexibel substraat resulteert in nagenoeg reversibel Nog tegengestelde bewegingen mobiliteit belast, afhankelijk van de buigrichting. De mobiliteit neemt toe wanneer de inrichting wordt gebogen naar de boven-gate / diëlektrische laag (omhoog, samendrukkende toestand) en neemt af wanneer zijnnt in de richting van het kristal / substraat zijde (naar beneden, trek staat). Het effect van het buigen kromming werd ook waargenomen, met een grotere verandering mobiliteit dankzij hogere buigen kromming. Gesuggereerd wordt dat de intermoleculaire π-π afstand verandert bij buigen, waardoor de elektronische koppeling en de daaropvolgende carrier transportvermogen beïnvloeden.

De single crystal XRD analyse blijkt dat TCDAP is een uitgebreide π-systeem met moleculen inpakken langs de A-as. Fig. 2 toont de scan patroon van poeder XRD voor een TCDAP kristal. Een reeks scherpe pieken waargenomen, overeenkomend alleen tot de familie van (0, k, ℓ) vlakken door vergelijking met het poeder diffractiepatroon van het kristal. Dit zou impliceren dat de kristalstructuur georiënteerd is zoals getoond in Fig. 3. <p class="j...

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

Dit manuscript beschrijft het buigproces van een organisch monokristallijn gebaseerde veldeffecttransistor een functionerende inrichting voor het meten van de eigenschappen elektronische handhaven. De resultaten suggereren dat veroorzaakt buiging in molecuulstructuur tussenruimte in het kristal en dus de lading hopdosering, wat belangrijk is in flexibele elektronica.

Effect van Buigen op de elektrische eigenschappen van flexibele organische Single Crystal-gebaseerde field-effect transistors

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

Het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van de supramoleculaire polymeren in water

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

Encapsulation en permeabiliteit Kenmerken van plasma-gepolymeriseerde holle deeltjes

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

Ultrahoge dichtheid Array of verticaal uitgelijnd klein-moleculaire biologische Nanodraden inzake willekeurige Substrates

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 Protocollen voor de productie van Open Cell Aluminium schuimen door de Replicatie Techniek en het effect op de porositeit

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

Schaalbare Oplossing-Verwerkte Fabricage Strategie voor High Performance, Flexibele, Transparante Elektroden Met 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

Fabricage van flexibele beeldsensor op basis van laterale NIPIN fototransistoren

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

Fabricage van Schottky Diodes op Zn-polaire BeMgZnO/ZnO Heterostructure gegroeid door moleculaire Beam Plasma-bijgewoonde epitaxie

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

Theoretische berekening en experimentele verificatie voor dislocatiereductie in Germanium epitaxiale lagen met semicylindrische holtes op 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 vocht uniforme controle om de invloed van lucht impingement parameters op stof drogen kenmerken te bestuderen

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

Studie van een dot-patroon proces op flexibele materialen met behulp van Impact Print-Type Hot Embossing Technology

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 ...