Untersuchung der elektrischen Eigenschaften ausgewählter organischer Halbleiterstoffe zur Herstellung organischer Feldeffekttransistoren

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1. Motivation

1.2. Ziel

2. Grundlagen

2.1. Ladungstransport in organischen Halbleitern

2.2. Das Funktionsprinzip des organischen Feldeffekttransistors

3. Herstellung von organischen Feldeffekttransistoren

3.1. Reinigung der Silizium-Wafer

3.2. Spincoating-Verfahren

3.3. Thermisches Aufdampfverfahren

4. Verwendete Halbleiter und durchgeführte Versuche

4.1. 9,10-Bis[(triisopropylsilyl)ethynyl]anthracen

4.2. Anthracen

4.3. 5,5-Di(4-biphenylyl)-2,2-bithiophen (PPTTPP)

5. Auswertung und Vergleich der Ergebnisse

5.1. Messung mit dem Paramter Analyzer

5.2. Kennlinien und Charakterisierung der verwendeten Halbleiter

5.3. Referenzmesswerte mit Pentacen

5.4. Ergebnisvergleich zwischen Pentacen und verwendeten Halbleitern

6. Zusammenfassung und Ausblick

A. Versuchsparameter

B. Einstellungen am Parameter Analyzer

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die Verwertbarkeit verschiedener organischer Halbleiterstoffe zur Herstellung organischer Feldeffekttransistoren (OFETs), um Alternativen zu etablierten Materialien wie Pentacen zu finden und existierende Kenntnisse im Laborbetrieb zu validieren.

• Methoden zur Herstellung von OFETs (Spincoating und thermisches Aufdampfen).
• Analyse der elektrischen Eigenschaften und des Ladungstransports.
• Experimentelle Untersuchung von TIPS-Anthracen, Anthracen und PPTTPP.
• Vergleich der Messergebnisse mit Referenzwerten von Pentacen.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Beschreibt die Motivation zur Erforschung von OFETs als kostengünstige und flexible Alternative zu klassischen MOSFETs sowie das primäre Ziel der Untersuchung neuer Halbleitermaterialien.

2. Grundlagen: Erläutert den physikalischen Ladungstransport in organischen Halbleitern und das Funktionsprinzip von Feldeffekttransistoren in Dünnschichtbauweise.

3. Herstellung von organischen Feldeffekttransistoren: Detailliert die notwendigen Schritte der Waferreinigung sowie die zwei verwendeten Fertigungsverfahren: Spincoating und thermisches Aufdampfen.

4. Verwendete Halbleiter und durchgeführte Versuche: Dokumentiert die experimentellen Versuche mit TIPS-Anthracen, Anthracen und PPTTPP, inklusive der spezifischen Herstellungsparameter.

5. Auswertung und Vergleich der Ergebnisse: Analysiert die Kennlinien der Proben, erläutert die Berechnungsformeln für elektrische Parameter und vergleicht PPTTPP mit Pentacen.

6. Zusammenfassung und Ausblick: Bewertet die Eignung der getesteten Halbleiter und gibt Empfehlungen für zukünftige Optimierungen der Schichtdicke und Prozessführung.

A. Versuchsparameter: Zusammenstellung der tabellarischen Daten zu den verschiedenen Versuchsreihen.

B. Einstellungen am Parameter Analyzer: Auflistung der Messparameter für die Aufnahme der Kennlinien.

Schlüsselwörter

Organische Halbleiter, OFET, Feldeffekttransistor, Ladungsträgermobilität, Spincoating, Thermisches Aufdampfen, Pentacen, PPTTPP, Anthracen, Kennlinienanalyse, Dünnschichttransistor, Schichtdicke, Ladungstransport, Halbleitercharakterisierung, Mikroelektronik.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der experimentellen Untersuchung und Charakterisierung verschiedener organischer Halbleiterstoffe für den Einsatz in organischen Feldeffekttransistoren (OFETs).

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die zentralen Themen sind die Materialherstellung mittels Spincoating und thermischem Aufdampfen sowie die anschließende elektrische Vermessung und Analyse der Transistorkennlinien.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Das Ziel ist es, geeignete Alternativen zu den bisher am Labor der Elektronikprofessur verwendeten organischen Halbleitern (insbesondere Pentacen) zu identifizieren und deren Eignung zu bestätigen.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es kommen das Spincoating-Verfahren, das thermische Aufdampfverfahren und die Analyse von Ausgangs- und Übertragungskennlinien mittels eines Semiconductor Parameter Analyzers zum Einsatz.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil behandelt die detaillierte Reinigung der Silizium-Wafer, die Versuchsreihen mit den Halbleitern TIPS-Anthracen, Anthracen und PPTTPP sowie die mathematische Auswertung der elektrischen Kenngrößen.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die wichtigsten Schlüsselbegriffe sind organische Halbleiter, OFET-Herstellung, Ladungsträgerbeweglichkeit, Kennlinienanalyse und Materialvergleich zu Pentacen.

Warum erwies sich PPTTPP als der erfolgreichste Halbleiter in der Studie?

Im Gegensatz zu den anderen getesteten Materialien lieferte PPTTPP verwertbare Kennlinien und zeigte ein für OFETs typisches Verhalten, das eine Parameterextraktion ermöglichte.

Welche Herausforderungen traten bei der Arbeit mit Anthracen auf?

Anthracen ließ sich nach den verwendeten Beschichtungsverfahren optisch kaum auf dem Substrat nachweisen, wies keine messbare Schichtdicke auf und zeigte keine Transistoreigenschaften.