FWF - TRANSIENT - Verständnis der transienten Charakteristik organischer Transistoren

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Flexible, transparente Schaltungen welche aus organischen Dünnschichtransistoren (OTFTs) bestehen erreichen derzeit Taktfrequenzen bis zu ca. 30MHz. Dabei konnte dank der enormen Erhöhung der Ladungsträgermobilitäten und aufgrund der Verringerung der charakteristischen Bauelementabmessungen allein in den vergangenen 7 Jahren die Taktfrequenzen um drei Größenordnungen gesteigert werden. Dies erlaubt die Anwendung organischer Transistoren Sensoren, Pixelsteuerungen für organische Matrixdisplays und RFID-Tags realisiert werden.
Im Vergleich dazu erreichen siliziumbasierte Dünnschichtransistoren (TFT) Frequenzen im GHz–Bereich, obwohl organische Halbleiter (OHL) mittlerweile mit nanokristallinem oder amorphem Silizium vergleichbare Mobilitäten aufweisen können. Dementsprechend gibt es eine Vielzahl von Anstrengungen, um den Frequenzbereich, in dem organischer Schaltkreise einsetzbar sind, um wenigstens eine Dekade zu erweitern. Die dabei verwendeten Optimierungsstrategien sind dabei weitestgehend den Ansätzen für siliziumbasierte TFTs entlehnt. Sie vernachlässigen daher den wichtigsten Unterschied zwischen Silizium und organischen Halbleitern: Aufgrund ihrer großen Bandlücke, besitzen OHL nur eine verschwindend kleine Anzahl intrinsischer, frei beweglicher Ladungsträger; die Funktion eines OTFTs beruht daher vollends auf den von den Kontakten injizierten Ladungsträgern.
Damit spielen Injektionsprozesse eine außerordentlich wichtige Rolle für das dynamische Verhalten von organischen Dünnschichtransistoren. Das grundlegendes Verständnis des Einflusses der Injektion auf das Verhalten von OTFTs fehlt jedoch noch weitestgehend. Es ist daher das Ziel dieses Antrages, erstmalig fundamentale Einsichten in die Auswirkungen der Injektion auf das Frequenzverhalten von OTFTs zu gewinnen. Dafür wird das dynamische Verhalten systematisch bezüglich des Einflusses von Ladungsträgermobilitäten, Injektionsbarrieren, lokalen Feldverteilungen und Trap- bzw. Ladungsverteilungen (inkl. Dotierungen) im Bauelement erforscht. Dies wird durch eine Kombination .... Dafür sollen erstmalig zeitaufgelöste und frequenzabhängige drift-diffusions-basierende Simulationen kombiniert werden. Die Simulationen werden mit einem eigens von uns für organische Bauelemente entwickeltem Programmpaket durchgeführt, welches es gestattet, die relevanten Injektions- und Rückflussmechanismen an den Kontakten selbstkonsistent und unter Einbeziehung des Ladungsträgertransports zu berücksichtigen.
Mit diesen Simulationen wird es möglich sein, die Auswirkung der Injektion im Vergleich zur Bedeutung von Ladungsträgermobilitäten für das zeitabhängige Transistorverhalten zu klären. Die dabei erzielten Erkenntnisse werden der wissensbasierten Ausarbeitung von Frequenzoptimierungsstrategien dienen.
Dieses theoretische Projekt wird in einem engen Rückkopplungszyklus mit experimentellen Gruppen durchgeführt werden, um Zugang zu qualitativ hochwertigen Messdaten zu gewinnen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/03/1428/02/18