Aplicação de transistores orgânicos na fabricação de inversores lógicos digitais - Cardoso, Lilian Soares (2016)
Esta tese tem por objetivo o desenvolvimento de metodologias eficientes e de baixo custo para ajustar as propriedades elétricas de OFETs de canal p e de canal n, a fim de possibilitar a fabricação do circuito complementar orgânico, semelhante a uma estrutura CMOS. O desempenho do circuito complementar fabricado foi otimizado, e também foi confeccionado por impressão um OFETs de canal operando em baixas tensões. Para a fabricação do CMOS orgânico foi proposto um método baseado na seleção adequada do solvente da camada dielétrica para ajustar o desempenho elétrico dos OFETs de canal p e de canal n. Os solventes, MEK, nBA e DMSO foram selecionados para a dissolução do PMMA por apresentarem diferenças nos valores de momento de dipolo, de ponto de ebulição e de graus de ortogonalidade em relação as camadas semicondutoras de P3HT e de P(NDI2OD-T2) dos OFETs. A análise dos resultados dos OFETs de canal p e de canal n demonstrou que a metodologia proposta é adequada tanto para o ajuste das propriedades elétricas destes dispositivos quanto para a otimização do desempenho dos mesmos. Os melhores desempenhos elétricos para os OFETs de canal p e de canal n foram obtidos quando utilizados o DMSO e o MEK como solventes do PMMA, respectivamente, devido à perfeita ortogonalidade destes solventes em relação às camadas semicondutoras. Os OFETs de canal p que utilizaram o DMSO e os OFETs de canal n que utilizaram o nBA foram os que apresentaram desempenhos elétricos semelhantes, sendo portanto aplicados na fabricação do CMOS. Valores de ganho entre 6,8 e 7,8 e de margem de ruído entre 28,3 V e 34,5 V foram obtidos para inversores complementares fabricados nesta etapa do trabalho. OFETs de canal p utilizando uma blenda de PTAA: diF TES ADT como camada semicondutora, o PEDOT:PSS como eletrodos dreno/fonte e o P(VDF-TrFE-CFE) como camada dielétrica também foram fabricados neste trabalho. A técnica de blade-coating foi utilizada para a deposição dos eletrodos dreno/fonte e da camada semicondutora, ao passo que a técnica de spray-coating foi utilizada para a deposição da camada dielétrica. Da análise dos resultados foi possível inferir que a utilização de um dielétrico com elevada constante dielétrica (K), como o P(VDF-TrFE-CFE), possibilita o funcionamento dos transistores a baixas tensões (≤ 8 V), porém com valores de mobilidade reduzidos devido à elevada desordem dipolar na interface provocada por este dielétrico. Para minimizar esses efeitos, uma fina camada de um polímero fluorado foi depositada entre a camada semicondutora e a dielétrica pela técnica de blade-coating, constituindo assim uma bicamada dielétrica nos OFETs. Dos resultados das medidas elétricas dos OFETs constituídos pela bicamada dielétrica foi observada permanência do funcionamento destes dispositivos a tensões inferiores a 8 V com desempenho elétricos superiores a resultados já publicados na literatura. Por fim, inversores lógicos unipolares com transistores de carga foram fabricados com os OFETs que utilizaram a bicamada dielétrica, sendo obtidos valores de ganho entre 1,2 e 1,6 e de margem de ruído entre 56% e 68,5% de ½ VDD.