Name: effect of bending on the electrical characteristics of flexible organic single crystal-based field-effect transistors
Uploaded: 2016-11-07T14:00:00
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This work was supported by the Ministry of Science and Technology, Taiwan, Republic of China through Grant No. 101-2113-M-001-006-MY3.

TCDAP 12の調製<ol><li>文献の手順13に従うことによってTCDAPを合成します。 </li><li> 10 -6トル12,14の減圧下で、それぞれ、3つの温度340に設定されたゾーン、270、250°Cで、温度勾配昇華法によりTCDAP生成物を精製します。 </li></ol> 2. TCDAP物理的気相成長転送を使用して（PVT）システム14の単結晶を成長させます<ol><li> （1.2センチ、直径と長?...

<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>

この実験では、パラメータの数は、電界効果移動度の正常な測定に影響を与えます。まず、単結晶特性測定のための電界効果デバイスに加工されるのに十分大きくなければなりません。物理気相移送（PVT）メソッドは、大きな結晶を成長させることを可能にするものです。温度およびキャリアガスの流量を調整することにより、半センチメートルまでのサイズの結晶を得ることができます。?...

このようなセンサ、ディスプレイ、ウェアラブルエレクトロニクスなどのソフトの電子デバイスは、現在設計されていると、より積極的に研究し、多くのも近年1,2,3,4に市場で発売されていますされています。有機半導体材料は無機半導体5,6と比較して、低開発費、溶液中でまたは低温で製造することができる能力、及び、特に、それらの柔軟性を含む、それらの固有の利点にこれらの電子デバイスにおいて重要な役割を演じます。これらの電子機器のための一つの特別な配慮は、彼らが頻繁な曲げにさらされることです。曲げは、コンポーネントやデバイス内の材料に歪みを導入しています。このようなデバイスが曲がっているように安定しており、安定した性能が要求されます。トランジスタは、これらの電子機器のほとんどにおいて重要な要素であり、曲げの下での性能が重要です。多くの研究が有機トンを折り曲げて、このパフォーマンスの問題に対処していますヒンフィルムは7,8トランジスタ 。曲げ時のコンダクタンスの変化は、多結晶薄膜中の粒子間の間隔の変化に起因することができるが、聞いて、より根本的な問題は、コンダクタンスは、曲げ時に単結晶内で変更できるかどうかです。有機分子間の電荷輸送が分子と中性および荷電状態9との間の相互変換に関与再編エネルギーと電子結合に強く依存することが認められています。電子結合は、隣接する分子間のフロンティア分子軌道の重なりまでの距離に非常に敏感です。秩序だった結晶の曲げひずみを導入し、結晶内の分子の相対的な位置を変更することができます。これは、単結晶ベースの電界効果トランジスタを用いて試験することができます。一つのレポートには、10を曲げる際に、結晶の厚さの効果を研究するために、フレキシブル基板上のルブレンの単結晶を用います。デ平坦な基板上に作製した銅フタロシアニンナノワイヤー結晶で悪徳11を曲げる際に、より高い移動度を有することが示されました。しかし、異なる方向に曲げられたFETデバイスのプロパティが検討されていません。 分子5,7,12,16テトラクロロ-6,13- diazapentacene（TCDAP）は、n型半導体材料12です。 TCDAPの結晶が持つ単斜パッキングモチーフは3.911Åのセル長で単位セルの軸に沿って隣接する分子間のπ-πスタッキングをシフトしています。結晶は、長い針を与えるために、このパッキング方向に沿って成長します。この方向に沿って測定された最大のn型の電界効果移動度は、CM 2 / V・secで3.39に達しました。脆くて壊れやすい多くの有機結晶とは異なり、TCDAP結晶は非常に柔軟であることが判明しました。この研究では、導電チャネルとしてTCDAPを使用し、フレキシブル基板のO上に単結晶電界効果トランジスタを用意しFポリエチレンテレフタレート（PET）。モビリティは、フレキシブル基板（下向き）またはゲート/誘電側に向かって曲がった（上方）に向かって、デバイスを曲げて、平坦な基板上に結晶を測定した。IVデータは、隣接間のスタッキング/結合距離の変化に基づいて分析しました分子。

<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

有機半導体における電荷輸送は非常に電子的結合に影響を与え、結晶中の分子充填、に非常に依存しています。しかし、有機半導体は重要な役割を果たしているソフトエレクトロニクス、で、デバイスが曲げられるだろうか繰り返し折り畳まれました。結晶パッキングに曲げ、したがって、電荷輸送の効果は、デバイスの性能に不可欠です。この原稿では、電界効果トランジスタ構成で5,7,12,16テトラクロロ-6,13-​​ diazapentacene（TCDAP）の単結晶を曲げるために、結晶を曲げ時に再現性のIV特性を得るためのプロトコルを記述します。結果は、電荷移動度がほぼ可逆まだ反対の傾向におけるフレキシブル基板結果に調製した電界効果トランジスタを曲げる曲げ方向に依存することを示します。デバイスはトップゲート/誘電体層（上向き、圧縮状態）に向かって折り曲げられてなるとき低下するモビリティ増加ntの結晶/基板側（下方、引張状態）に向かいます。曲率の​​曲げの効果は、より高い曲げ曲率に起因する高い移動度の変化で観察されました。それは、それによって電子的結合およびその後のキャリア輸送能に影響を与える曲げ時に分子間π-πの距離が変化することが示唆されました。

単結晶XRD分析はTCDAP軸に沿ったパッキング分子と拡張π系であることがわかる。 図。 2は TCDAP結晶の粉末XRDにより走査パターンを示しています。鋭いピークの一連の結晶の粉末回折パターンと比較することによって、（0、K、ℓ）面のファミリーにのみ対応し、観測されます。これは、 図2に示すように 、結晶構造が配向されてい?...

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

この原稿は、電子的特性測定のための機能デバイスを維持するために、有機単結晶ベースの電界効果トランジスタの曲げ方法を記載しています。結果は、曲げが結晶中のため、フレキシブルエレクトロニクスのに重要である充電ホッピングレート、中の分子間隔の変化を引き起こすことを示唆しています。

フレキシブル有機単結晶ベースの電界効果トランジスタの電気的特性に曲げの影響

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

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