Organic Transistors Making Use of Room Temperature Ionic Liquids as Gating Medium

La capacité de transport ionique et électronique des couches minces organiques semiconductrices et conductrices est particulièrement intéressante dans le domaine de l'électronique imprimable et flexible. L'incorporation d'un électrolyte en tant que milieu de grille dans les transistors organiques (Transistors EG), permet de moduler le courant en plusieurs ordres de grandeur à une tension relativement basse (<2 V) grâce à la capacitance exceptionnelle de l'interface du canal/électrolyte, déterminée par les faibles épaisseurs de la double couche électrique qui se forme à l'interface électrolyte/couche mince organique. Les liquides ioniques, soit des sels fondus à des températures inférieures à 100 °C, sont intéressants pour leur grande stabilité électrochimique (leur fenêtre de stabilité s'étend jusqu'à 5 V) et leur bonne conductivité ionique (1-15 mS cm-1). La principale motivation derrière le présent travail est de démontrer un fonctionnement à faible tension des transistors organiques en faisant usage des liquides ioniques, en tant que milieu de grille. Tout d'abord, nous avons établi l'importance de la nature et morphologie de l'électrode de grille sur la performance des transistors électrochimiques. L'utilisation de carbone actif à haute aire de surface comme électrode de grille limite des processus électrochimiques indésirables à l'interface électrolyte/grille et rend inutile la présence d'une électrode de référence pour contrôler le potentiel du canal. Ceci a été démontré en utilisant des électrodes de grille en carbone actif, le polymère semiconducteur MEH-PPV comme matériel du canal et le liquide ionique [EMIM][TFSI] en tant que milieu de grille. L'utilisation de carbone actif avec une aire de surface non-limitative en termes de sa capacité à fournir la charge nécessaire pour moduler la conductivité du canal du transistor, a entraîné un voltage d'opération en dessous de 1 V et une mobilité des porteurs charge de (1,0 ± 0,5) × 10-2 cm2V-1s-1. Un défi dans le domaine des transistors électrochimiques est d'améliorer le temps de réponse, qui est une conséquence du temps nécessaire pour la redistribution des ions dans le canal du transistor à l'application d'un biais électrique.