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. Utarbeidelse av TCDAP 12 <ol><li> Syntetisere TCDAP ved å følge litteraturprosedyrer 13. </li><li> Rens TCDAP produkt ved den temperatur-gradient sublimeringsmetoden, med de tre temperatursoner er angitt ved 340, 270, og 250 ° C, henholdsvis, under et vakuumtrykk på 10 Torr -6 12,14. </li></ol> 2. Grow enkrystaller av TCDAP Ved hjelp av en fysisk Vapor Transfer (PVT) System 14 <ol><li> Sett TCDAP prøven i den ene enden av en båt ...

<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 forsøk ble en rekke parametre som påvirker den vellykkede måling av felt-effekt mobilitet. For det første bør den enkeltkrystall være stor nok til å fremstilles i en felt-effekt-enheten for egenskapen måling. Den fysiske damp-overføring (PVT) metode er den som gjør at større krystaller som skal dyrkes. Ved regulering av temperaturen og strømningshastigheten for bæregass, krystaller med størrelser opp til en halv centimeter kan oppnås. For det andre er viktig valget av en enkelt krystall. En tilsyn...

Myke elektroniske enheter, for eksempel sensorer, skjermer, og bærbar elektronikk, blir nå utviklet og forsket mer aktivt, og mange har også blitt lansert i markedet de siste årene 1,2,3,4. Organisk halvledende materiale spiller en viktig rolle i disse elektroniske enheter på grunn av deres iboende fordeler, blant annet lav utviklingskostnader, evnen til å fremstilles i oppløsning eller ved lave temperaturer, og særlig når deres fleksibilitet sammenlignet med uorganiske halvledere 5,6. En spesiell omtanke for disse elektronikk er at de vil bli utsatt for hyppig bøying. Bøyning introduserer påkjenning i komponentene og materialene i enheten. En stabil og konsistent ytelse er nødvendig som slike enheter er bøyd. Transistorer er en viktig komponent i de fleste av disse elektronikk, og deres ytelse under bøying er av interesse. En rekke studier har adressert dette ytelsesproblemet ved å bøye organisk thin film transistorer 7,8. Mens endringer i ledningsevne ved bøyningen kan tilskrives endringer i avstanden mellom kornene i et polykrystallinsk tynn film, en mer grunnleggende spørsmål å stille er hvorvidt den konduktans kan endre seg i løpet av en enkelt krystall ved bøying. Det er vel akseptert at ladningstransport mellom organiske molekyler avhenger sterkt av elektronisk kobling mellom molekyler og omorganisering energi involvert i omdannelsen mellom nøytrale og belastet tilstander 9. Elektronisk kobling er svært følsom for avstanden mellom nabomolekyler og til overlappingen av grense molekylorbitalene. Bøying av en velordnet krystall introduserer påkjenning og kan endre den relative stilling av molekyler i krystallen. Dette kan testes med en enkelt krystallbasert felteffekttransistor. En rapport brukt enkrystaller av rubren på et fleksibelt substrat for å studere effekten av krystall tykkelse på bøye 10. deskrustikker med kobber phthalocyanine nanowire krystaller forberedt på et flatt underlag ble vist å ha en høyere mobilitet ved bøying 11. Imidlertid har egenskapene for en FET enhet bøyd i forskjellige retninger ikke blitt utforsket. Molekylet 5,7,12,16-tetra-klor-6,13-diazapentacene (TCDAP) er en n-type halvledermateriale 12. Krystallen av TCDAP har en monoklin pakning motiv med forskjøvet π-π stabling mellom nabomolekyler langs en akse av enhetscellen ved en cellelengde på 3,911 Å. Krystallen vokser langs denne pakking retning for å gi lange nåler. Den maksimale n-type felt-effekt mobilitet målt langs denne retningen nådde 3,39 cm 2 / V · sek. I motsetning til mange organiske krystaller som er sprø og skjøre, er TCDAP krystallen funnet å være meget fleksibel. I dette arbeidet har vi brukt TCDAP som den ledende kanal, og fremstilles på enkeltkrystallfelteffekttransistor på et fleksibelt substrat of polyetylentereftalat (PET). Mobilitet ble målt for krystallen på et flatt underlag, med anordningen bøyd mot den fleksible substrat (nedover) eller bøyd mot porten / dielektriske side (oppover). IV Dataene ble analysert basert på endringer i stablings / koblings avstand mellom nabo 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

Den ladningstransport i et organisk halvleder, avhenger sterkt av molekyl pakningen i krystallen, noe som påvirker den elektroniske koblings umåtelig. Men i myke elektronikk, hvori organiske halvledere spiller en avgjørende rolle, vil enhetene være bøyd eller brettet flere ganger. Effekten av å bøye på den krystall pakking og dermed kostnad transport er avgjørende for ytelsen til enheten. I dette manuskriptet, beskriver vi protokollen for å bøye et enkelt krystall av 5,7,12,16-tetraklor-6,13-diazapentacene (TCDAP) i felt-effekttransistor konfigurasjon og for å oppnå reproduserbare IV egenskaper ved bøyning krystallen. Resultatene viser at bøye en felteffekttransistor fremstilles på et fleksibelt substrat resulterer i nesten reversibel ennå motsatte tendenser i ladning mobilitet, avhengig av bøyeretningen. Mobilitet øker når enheten er bøyd mot toppen gate / dielektrisk lag (oppover, kompresjons tilstand) og minsker når værent mot krystall / underlaget side (nedover, strekk tilstand). Effekten av bøyekrumning ble også observert, med økt mobilitet endringen som følge av høyere bøyekrumning. Det er foreslått at de intermolekylære π-π avstandsendringene ved bøyning, for derved å påvirke den elektroniske kobling og den etterfølgende bærer transportevne.

Singelen krystall XRD analyse avslører at TCDAP er en utvidet π system med molekyler pakking langs en akse. Fig. 2 viser skanningen oppskriften ved pulver røntgendiffraksjon for en TCDAP krystall. En rekke skarpe topper observeres, svarende bare til familien av (0, k, ℓ) plan, ved å sammenligne med den Pulver diffraksjonsmønsteret av krystallen. Dette ville innebære at krystallstrukturen er orientert som vist på fig. 3. <p class="jo...

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 manuskriptet beskriver bøyeprosessen i en organisk én krystall-baserte felteffekttransistor for å opprettholde en fungerende anordning for elektronisk egenskap måling. Resultatene tyder på at bøye fører til endringer i molekylavstand i krystallen, og således i den charge hopping hastighet, noe som er viktig i fleksible elektronikk.

Effekt av Bending på elektriske egenskaper Fleksibel Organic én krystall-baserte felt-effekt transistorer

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

Kontrollere størrelse, form og stabilitet av supramolecular Polymers i 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

Innkapsling og Permeabilitet Kjennetegn på Plasma polymerisert Hollow 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

Ultrahøy tetthet Array med vertikalt Small-molekylære Organiske Nanowires på Vilkårlige Underlag

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 for produksjon av Open Cell Aluminum Skum av Replication Teknikk og Effekt 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

Skalerbar løsning-behandlet Fabrication Strategy for High-Performance, Fleksibel, Transparent Elektroder med innebygd 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

Fabrikasjon av fleksible Image Sensor basert på Lateral NIPIN 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

Fabrikasjon av Schottky dioder på Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure vokst med Plasma-assistert krystallets strålen 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 eksperimentell verifikasjon for dislokasjonsreduksjon i germanium epitaksiale lag med semisylindriske hulrom på silisium

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

Stoff Moisture uniform kontroll for å studere påvirkning av Air impingement parametere på stoff tørking egenskaper

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 av en dot-mønsterprosess på fleksible materialer ved hjelp av 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 ...