| Titre : | Etudes d’un Transistor Organique à Couches Minces (OTFT) et déposition du C60 |
| Auteurs : | Fateh Djidjekh, Auteur ; Brahim Djouadi, Auteur ; Nora Amele Abdeslam, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2024 |
| Format : | 1 vol. (112 p.) / ill., couv. ill. en coul / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | OTFT, Organique semiconducteur, Fullerène, Modélisation, Spin coating, UCBD |
| Résumé : |
Ce travail est une étude des propriétés d'un transistor organique à couches minces (OTFT). L'étude est divisée en deux parties : une partie expérimentale dans laquelle nous avons déposé un certain nombre de couches minces qui représenteront ultérieurement le canal du transistor, et une partie simulation et modélisation numérique du fonctionnement du transistor utilisant les propriétés physiques et électroniques des couches qui ont été progressivement déposés.. L’étude expérimental par la déposition par spin coating en utilisant deux solutions (C60 (1.7 mg)/Benzène (1 ml)) et (C60 (2.8 mg)/ Toluène (1ml)) en variant le nombre des couches. L’analyse des couches obtenus sur substrat en verre a démontré que le Fullerène dissous dans le Toluène présente un bon candidat vu principalement sa cristallisation en nano tiges et la concentration élevée de Carbone. Néanmoins, les films minces restes amorphes d’où la déposition chimique par bain ultrasonique (UCBD) est une solution optimale. Trois échantillons (C60-3h, C60-5h et C60-8h) sont obtenus dans ce cas en fonction de la durée de déposition. La diffraction des rayons X (DRX) montre moins de pics étrangers aux Fullerène a force la durée est longue. Les trois échantillons favorisent le plan (222) alors que la poudre à un plan privilégié de (111). Leurs structures crystalline est cubique à face centrée (CFC). La spectroscopie infrarouge (IR) expose la présence des liaisons doubles (c=c) indispensables à la conductivité. La microscopie électronique à balayage (MEB) illustre une amélioration de la morphologie à mesure que la durée du dépôt accroît. Elle devient plus dense, sans craquelures, en montrant des nano tiges et par spectroscopie a dispersion d’énergie (EDS), les éléments chimiques hormis le Carbone disparait le long de la durée de déposition. Par modélisation, les performances des OTFTs à base de pentacène avec une mobilité ((μp=1 (cm2/Vs) sont fortement influencées par le matériau diélectrique utilisé (SiO2, Al2O3, PMMA et HFO2). Due à sa forte constante diélectrique et sa large bande de gap, Al2O3 offre au TGTC OTFTs une réponse améliorée en ce qui concerne la tension de seuil (Vth=-5.66 V), et le maximum de la transconductance (gm,max=9.97 μS). Le OTFT en P3HT avec sa faible mobilité (μp=5x10-4 (cm2/Vs)) présente aussi une réponse rapide comparée à celui en Pentacène. Enfin, les paramètres de ce OTFT en Pentacène sont Vth =-4.61 V, Ion/Ioff =1.6 x1010 et SS= -1.49 V/dec. La structure du TGTC OTFTs à base de Fullerène C60 avec le diélectrique PEDOT:PSS-Gr (k = 2.58) et Al2O3 ont des performances similaires a des tensions Vds inferieur a 20 V. Alors que l’OTFT a base d’Al2O3 atteint la zone de saturation, celui à base de PEDOT:PSS-Gr reste encore loin d’arriver à la zone de saturation. D’où l’Al2O3 demeure l’oxyde le mieux adapté diélectrique pour les OTFTs à canal n ou p. |
| Sommaire : |
TABLE DES MATIERES I Chapitre I Transistor à Effet de Champ Organique (OTFT) ............ 6 I.1 Introduction ................... 6 I.2 Le Transistor MOSFET...... 7 I.2.1 Le fonctionnement du transistor MOSFET ....................... 7 I.2.2 Les caractéristiques de MOSFET ......... 8 I.2.2.1 La caractéristique de transfert Id-Vg ......... 8 I.2.2.2 La caractéristique de transfert Id-Vd ..... 10 I.3 Transistors à couches minces organiques (Organic Thin Film Transistor OTFT) . 12 I.3.1 Principe de fonctionnement ............. 12 I.3.2 Paramètres caractéristiques d’un transistor OTFT ................ 14 I.3.2.1 La mobilité ................ 14 I.3.2.1.1 Mobilité effective .............. 16 I.3.2.1.2 Mobilité a faible champ ..... 17 I.3.2.1.3 Mobilité à effet de champ .18 I.3.2.1.4 Mobilité de saturation .......19 I.3.2.1.5 Mobilité des Hall ................ 19 I.3.2.2 Tension de seuil (Vth) ................. 21 I.3.2.3 Rapport de courant On/Off ....... 22 I.3.2.4 Pente sous-seuil (SS) ................ 22 I.4 Structures du transistor à couches minces organiques........ 23 I.4.1 Structures à grille unique ................. 24 I.4.2 Structures à double grille .................. 28 I.5 Le rôle des contacts source et drain ........... 30 I.6 La mission de l’isolant dans le OTFT .......... 35 I.6.1 Isolants inorganiques ....................... 35 I.6.2 Les isolants organiques ..................... 36 I.7 Le substrat ..................... 39 II Chapitre II Physique et technologie des SC organiques en OTFT ......................... 41 II.1 Introduction.................. 41 II.2 Les semiconducteurs Organiques ........................ 41 II.2.1 Les semiconducteurs Organiques Type P ............................... 42 II.2.2 Les semiconducteurs Organiques Type n ........................... 45 II.2.3 Les semiconducteurs Organiques ambipolaires ......................... 49 II.3 La structure électronique des molécules organiques semiconductrices ........... 51 II.4 Les niveaux énergétiques dans les matériaux organiques ........... 52 II.5 Le polaron ................................ 52 II.6 Transport de charge dans les semiconducteurs organiques .... 53 II.6.1 Modèle par sauts de plage variables (VRH) ..... 57 II.6.2 Modèle de piégeage et de relâchement multiples (MTR) ........... 58 II.6.3 Modèle Polaron ............................... 59 II.7 Application des Transistors OTFT ............... 60 II.8 Détection électrochimique avec des transistors .......... 61 II.8.1 Biocapteur : structure et principe ... 61 II.8.2 Les transistors dans les biocapteurs/ portables ............ 65 II.8.3 OTFT pour la biodétection ................ 66 II.8.3.1 Les propriétés mécaniques ...... 67 II.8.3.2 Propriétés chimiques ............... 67 II.8.3.3 Propriétés optiques .................. 68 III Section 1 ................. 82 III.1 Introduction de la section 1 ........ 71 III.2 La déposition des couches film et caractérisations ............. 71 III.2.1 Déposition par Spin coating ............ 71 III.2.2 Caractérisation des films minces .... 73 III.2.2.1 La microscopie a force atomique (Atomic force Microscope) ..... 75 III.2.2.2 La spectroscopie infrarouge (IR) .... 76 III.2.2.3 Caractérisation par MEB/EDS.... 77 III.2.2.4 Caractérisation par DRX .......... 78 III.2.3 La déposition par bain ultrasonique (UDBC) ............... 79 III.2.4 Caractérisation des couches minces déposés par UCBD ....... 80 III.2.4.1 Caractérisation par IR .............. 80 III.2.4.2 Caractérisation par MEB ......... 82 III.2.4.3 Caractérisation par DRX .......... 83 III.3 Introduction de la section 2 .......... 86 III.4 Modélisation de transistor a effet de champ a couche mince (OTFT) ... 87 III.4.1 Plateforme Silvaco .......................... 87 III.4.2 Équations physiques du dispositif (OTFT)...... 89 III.4.2.1 Le transport de porteurs ......... 89 III.4.3 Structure d’OTFT- TGTC (grille/diélectrique/SC-organique/substrat (SiO2)) ....... 94 III.4.4 L’effet de high k diélectrique ...........97 III.4.4.1 Le high k diélectrique ............. 97 III.4.4.2 Détermination des paramètres du OTFT .................... 101 III.5 Le rôle du matériau organique sur les performances du OTFT ..... 105 III.6 Le transistor TFT à base de fullerène C60 ...................... 106 III.6.1 Le fullerène C60 ............................ 106 IV Conclusion générale 112 |
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| MPHY/657 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
