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. Framställning av TCDAP 12 <ol><li> Syntetisera TCDAP genom att följa litteraturförfaranden 13. </li><li> Rena TCDAP produkt av temperatur gradient sublime metoden med tre temperaturzoner inställda på 340, 270 och 250 ° C, respektive, under ett vakuumtryck av 10 -6 Torr 12,14. </li></ol> 2. Odla enkristaller av TCDAP använda en Physical Vapor Transfer (PVT) System 14 <ol><li> Sätta TCDAP provet vid en ände av en båt (5 cm lån...

<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 detta experiment, ett antal parametrar påverkar framgångsrik mätning av fälteffekt rörlighet. För det första bör enkristall vara tillräckligt stor för att sättas ihop i en fälteffektanordning för egenskapsmätning. Den fysiska ånga överföring (PVT) metoden är den som gör att större kristaller som odlas. Genom att justera temperaturen och flödeshastigheten hos bärargasen, kristaller av storlekar upp till en halv centimeter kan erhållas. För det andra är det viktigt att välja en enda kristall. E...

Mjuka elektroniska apparater, såsom sensorer, displayer och bärbara elektronik, för närvarande utformade och forskat mer aktivt, och många har även lanserats på marknaden under de senaste åren 1,2,3,4. Organiska halvledande material spelar en viktig roll i dessa elektroniska enheter på grund av deras inneboende fördelar, bland annat låg kostnad utveckling, förmågan att framställas i lösning eller vid låga temperaturer, och i synnerhet deras flexibilitet i jämförelse med oorganiska halvledare 5,6. En särskild hänsyn till dessa elektronik är att de kommer att utsättas för frekvent böjning. Böjning introducerar töjning i komponenterna och materialen inom anordningen. En stabil och jämn prestanda krävs eftersom sådana enheter är böjda. Transistorer är en viktig del i de flesta av dessa elektronik och deras prestanda under böjning är av intresse. Ett antal studier har tagit upp denna prestandaproblem genom att böja organisk thin filmstransistorer 7,8. Medan förändringar i ledningsförmåga vid böjning kan tillskrivas förändringar i avståndet mellan kornen i en polykristallin tunn film, är en mer grundläggande fråga att ställa om ledningsförmågan kan förändras inom en enda kristall vid böjning. Det är väl accepterat att laddningstransport mellan organiska molekyler är starkt beroende elektronisk koppling mellan molekyler och omorganisationen energi som deltar i omvandling mellan de neutrala och laddade tillstånd 9. Elektronisk koppling är mycket känslig för avståndet mellan angränsande molekyler och överlappningen av gräns molekylorbitaler. Böjningen av en välordnad kristall introducerar stam och kan ändra den relativa positionen av molekyler inuti kristallen. Detta kan testas med en enda kristall-baserad fälteffekttransistor. En rapport som används enkristaller av rubren på ett flexibelt substrat för att studera effekten av kristalltjockleken vid böjning 10. delaster med kopparftalocyanin nanowire kristaller framställda på ett plant underlag visade sig ha en högre rörlighet vid böjning 11. Emellertid har egenskaperna för en FET-anordning böjt i olika riktningar inte utforskats. Molekylen 5,7,12,16-tetraklor-6,13-diazapentacene (TCDAP) är en n-typ halvledarmaterial 12. Kristallen av TCDAP har en monoklin förpacknings motiv med skiftat π-π stapling mellan angränsande molekyler längs en axel enhetscellen i en cell längd 3,911 Å. Kristallen växer längs denna förpackning riktning för att ge långa nålar. Den maximala n-typ fälteffekt rörlighet mätt längs denna riktning nådde 3,39 cm 2 / V-s. Till skillnad från många organiska kristaller som är spröda och bräckliga, är TCDAP kristall befunnits vara mycket flexibla. I detta arbete har vi använt TCDAP som den ledande kanalen och förberett enda kristall fälteffekttransistor på ett flexibelt substrat of polyetentereftalat (PET). Rörlighet mättes för kristallen på ett plant underlag, med enheten böjd mot det flexibla substratet (nedåt) eller böjd mot grinden / dielektriska sida (uppåt). IV analyserades baserat på förändringar i stapling / kopplingsavstånd mellan angränsande 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 laddningstransport i en organisk halvledare beror i hög grad på den molekylära packningen i kristallen, vilket påverkar den elektroniska kopplingen oerhört. Men i mjuka elektronik, i vilka organiska halvledare spelar en avgörande roll, anordningarna kommer att böjas eller vikas upprepade gånger. Effekten av böjning på kristallpacknings och sålunda laddningstransport är avgörande för prestandan hos anordningen. I detta manuskript, beskriver vi protokoll för att böja en enda kristall av 5,7,12,16-tetraklor-6,13-diazapentacene (TCDAP) i transistor konfiguration fälteffekt och att få reproducerbara IV egenskaper vid böjning kristallen. Resultaten visar att böja en fälteffekttransistor beredd på ett flexibelt substrat resulterar i nästan reversibla men motsatta trender som ansvarar rörlighet, beroende på böjningsriktningen. Mobilitets ökar när anordningen böjs uppåt grinden / dielektriska skiktet (uppåt, tryck tillstånd) och minskar när varant mot kristallen / substratsidan (nedåt, drag tillstånd). Effekten av bock krökning observerades också, med större rörlighet förändring till följd av högre böjning krökning. Det föreslås att de intermolekylära π-π avståndsförändringar vid böjning och därmed påverka den elektroniska kopplingen och den efterföljande transportören transportförmåga.

Den enda kristall XRD analys visar att TCDAP är en utökad π-system med molekyler packning längs en axel. Fig. 2 visar avsökningsmönstret av pulver XRD för en TCDAP kristall. En serie av skarpa toppar observeras, vilket motsvarar endast till familjen av (0, k, ℓ) plan, genom att jämföra med pulver diffraktionsmönstret för kristallen. Detta skulle innebära att kristallstrukturen är orienterad såsom visas i fig. 3. <p class="jov...

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

Detta manuskript beskriver böjningsprocessen av en organisk enkristall-baserad fälteffekttransistor för att upprätthålla en fungerande anordning för elektronisk mätning egendom. Resultaten tyder på att böjnings orsakar förändringar i den molekylära avståndet i kristallen och därmed i laddningen hoppande ränta, vilket är viktigt i flexibel elektronik.

Effekt av Bock på de elektriska egenskaperna hos Flexibel Organic Single Crystal-baserade fälteffekttransistorer

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

Styra storlek, form och stabilitet Supramolekylära polymerer i vatten

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

Inkapsling och permeabilitet egenskaper Plasma polymeriserade ihåliga partiklar

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 Density Array av vertikalt inriktade Small-molekylära organiska Nanowires på godtyckliga substrat

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 Protokoll för produktion av Open Cell Aluminium Skum av replikering Teknik och Effekt på Porositet

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

Skalbar lösning-bearbetad tillverkningsstrategi för högpresterande, flexibla, transparenta elektroder med inbyggd metallmask

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

Tillverkning av flexibla bildsensor baserat på laterala ANNALENA 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

Tillverkning av Schottky dioder på Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostrukturfotoniska odlas av Plasma-assisted molekylärt stråla epitaxyen

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 beräkning och experimentell verifiering för dislokationsreduktion i germaniumepitaxiella skikt med semicylindriska hålrum på kisel

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

Tyg fukt enhetlig kontroll för att studera påverkan av luft impingement parametrar på tyg tork 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 punkt-mönsterprocess på flexibla material med impact print-type hot prägling teknik

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 ...