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. Préparation de 12 TCDAP <ol><li> Synthétiser TCDAP en suivant les procédures de la littérature 13. </li><li> Purifier le produit TCDAP par le procédé de sublimation gradient de température, les trois zones de température fixées à 340, 270, et 250 ° C respectivement sous une pression de vide de 10 -6 Torr 12,14. </li></ol> 2. Cultivez monocristaux de TCDAP Utilisation d&#39; un transfert de vapeur physique (PVT) Système 14 <...

<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>

Dans cette expérience, un certain nombre de paramètres influencent le succès de la mesure de la mobilité à effet de champ. Tout d&#39;abord, le cristal unique devrait être assez grand pour être fabriqué dans un dispositif à effet de champ pour la mesure de la propriété. Le procédé de transfert physique en phase vapeur (PVT) est celle qui permet de plus grands cristaux à cultiver. En ajustant la température et le débit du gaz porteur d&#39;écoulement, des cristaux de tailles allant jusqu&#39;à un demi-c...

Dispositifs électroniques souples, tels que les capteurs, les affichages et l&#39; électronique portable, sont actuellement conçus et étudiés plus activement, et beaucoup ont même été lancés sur le marché au cours des dernières années 1,2,3,4. Matériaux semi - conducteurs organiques jouent un rôle important dans ces dispositifs électroniques en raison de leurs avantages inhérents, y compris le coût de développement faible, la capacité à préparer en solution ou à de basses températures et, en particulier, leur flexibilité par rapport aux semi - conducteurs inorganiques 5,6. Une attention particulière pour ces appareils électroniques est qu&#39;ils seront soumis à une flexion fréquente. Bending introduit la contrainte dans les composants et les matériaux dans le dispositif. Une performance stable et cohérente est nécessaire que de tels dispositifs sont recourbées. Transistors sont une composante essentielle dans la plupart de ces appareils électroniques, et leur performance en flexion est d&#39;intérêt. Un certain nombre d&#39;études ont abordé cette question de la performance en flexion organique tle film hin transistors 7,8. Bien que les changements de la conductance sur la flexion peuvent être attribuées aux changements de l&#39;espacement entre les grains dans un film mince polycristallin, une question plus fondamentale à poser est de savoir si la conductance peut changer dans un cristal unique lors d&#39;une flexion. Il est bien admis que le transport de charge entre les molécules organiques dépend fortement de couplage électronique entre les molécules et l&#39;énergie de réorganisation impliqués dans l&#39;interconversion entre les Etats neutres et chargées 9. couplage électronique est très sensible à la distance entre les molécules voisines et le chevauchement des orbitales moléculaires frontières. Le pliage d&#39;un cristal bien ordonnée présente souche et peut changer la position relative des molécules dans le cristal. Cela peut être testé avec un seul transistor à effet de champ à base de cristal. Un rapport a utilisé des monocristaux de rubrène sur un substrat flexible pour étudier l&#39;effet de l&#39; épaisseur de cristal lors d&#39;une flexion 10. devices avec des cristaux de nanofils de phtalocyanine de cuivre préparés sur un substrat plat ont été montré pour avoir une plus grande mobilité à la flexion 11. Cependant, les propriétés d&#39;un dispositif plié FET dans des directions différentes ont pas été explorées. La molécule 5,7,12,16-tétrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) est un matériau semi - conducteur de type n 12. Le cristal de TCDAP a un motif d&#39;emballage monoclinique empilage décalé π-π entre les molécules voisines le long de l&#39;axe de la cellule unitaire à une longueur de cellule de 3,911 Å. Le cristal se développe le long de cette direction d&#39;emballage pour donner de longues aiguilles. La mobilité à effet de champ de type n de mesure maximale dans cette direction a atteint 3,39 cm 2 / V · s. Contrairement à de nombreux cristaux organiques qui sont cassants et fragiles, le cristal de TCDAP se trouve être très flexible. Dans ce travail, nous avons utilisé TCDAP comme canal conducteur et préparé le transistor à effet de champ monocristallin sur un substrat flexible of polyéthylène téréphtalate (PET). La mobilité a été mesurée pour le cristal sur un substrat plat, avec le penchant de l&#39; appareil vers le substrat flexible (vers le bas) ou courbé vers la porte / côté diélectrique (vers le haut). Les données IV ont été analysés sur la base de l&#39;évolution de la distance empilement / couplage entre les voisins molécules.

<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

Le transport de charges dans un semiconducteur organique dépend fortement de la compactation moléculaire dans le cristal, ce qui influence le couplage électronique énormément. Cependant, dans l&#39;électronique mous, dans laquelle les semi-conducteurs organiques jouent un rôle essentiel, les dispositifs seront pliées ou pliées de manière répétée. L&#39;effet de flexion sur l&#39;emballage du cristal et donc le transport de charges est cruciale pour les performances de l&#39;appareil. Dans ce manuscrit, nous décrivons le protocole à plier un seul cristal de 5,7,12,16-tétrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) dans la configuration du transistor à effet de champ et d&#39;obtenir des caractéristiques IV reproductibles lors d&#39;une flexion du cristal. Les résultats montrent que la flexion d&#39;un transistor à effet de champ préparé sur un des résultats flexibles de substrat dans les tendances opposées encore près réversibles dans la mobilité de charge, en fonction de la direction de flexion. Les augmentations de mobilité lorsque le dispositif est courbé vers le haut de grille / couche diélectrique (vers le haut, l&#39;état de compression) et diminue quand êtrent vers le côté cristal / substrat (vers le bas, l&#39;état de traction). L&#39;effet de flexion courbure a également été observée, avec un plus grand changement de mobilité résultant de plus la courbure de flexion. Il est suggéré que les modifications de la distance intermoléculaire π-π lors d&#39;une flexion de, influençant ainsi le couplage électronique et la capacité de transport du transporteur ultérieur.

La seule analyse XRD cristal révèle que TCDAP est un système π étendu avec des molécules d&#39; emballage le long de l&#39;axe. Fig. 2 montre le motif de balayage par la poudre XRD pour un cristal de TCDAP. Une série de pics aigus sont observés, ce qui correspond seulement à la famille des (0, k, ℓ) plans, en comparant avec le diagramme de poudre de diffraction du cristal. Cela impliquerait que la structure cristalline est orienté comme indiqué sur la <stron...

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

Ce manuscrit décrit le processus de pliage d&#39;un transistor organique unique à base de cristal à effet de champ pour maintenir un dispositif de fonctionnement pour la mesure de la propriété électronique. Les résultats suggèrent que les causes de flexion des changements dans l&#39;espacement moléculaire dans le cristal et donc de la vitesse de saut de charge, ce qui est important dans l&#39;électronique flexible.

Effet de courber sur les caractéristiques électriques des transistors à effet de champ à base de cristal flexible organique unique

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

Contrôle de la taille, la forme et la stabilité des polymères supramoléculaires dans l&#39;eau

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

Recherche

Ingénierie

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

Caractéristiques d&#39;encapsulation et la perméabilité des particules polymérisées plasma creux

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

Ultrahigh Array Densité de alignés verticalement nanofils organiques petite moléculaires sur des substrats arbitraires

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

Coulée protocoles pour la production de cellules ouvertes aluminium Mousses par la technique de réplication et l&#39;effet sur la porosité

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

Stratégie de fabrication élaborée par solution évolutive pour électrodes à haute performance, flexibles et transparentes avec un maillage métallique intégré

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

Fabrication du capteur d’Image Flexible basé sur latérale Mikael 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

Fabrication de Diodes Schottky sur Zn-polar BeMgZnO/ZnO hétérostructure passé épitaxie de faisceau moléculaire assistée par Plasma

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

Calcul théorique et vérification expérimentale pour la réduction de la dislocation dans les couches épitaxiales de germanium avec vides semi-cylindriques sur 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

Contrôle uniforme de l'humidité du tissu pour étudier l'influence des paramètres d'empiètement de l'air sur les caractéristiques de séchage des tissus

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

Étude d’un processus de modèle de point sur les matériaux flexibles à l’aide de la technologie d’embossing chaud de type d’impression d’impact

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 ...