Organic Gate Dielectrics for Tetracene Field Effect Transistors

Dans les trois dernières décennies, les couches minces de semiconducteurs organiques ont fait l'objet de recherches intensives. Ces couches peuvent être utilisées dans une grande variété de dispositifs optoélectroniques de nouvelle génération, tels que les diodes électroluminescentes (OLED), les transistors à effet de champ (OFET), et les cellules photovoltaïques. Récemment, des couches minces poly-cristallines de tétracène, sublimées sous vide, ont été utilisées pour réaliser le premier transistor organique à effet de champ émetteur de lumière (OLEFET), qui intègre dans un seul dispositif la fonction de modulation du courant typique d'un transistor avec la capacité de production de lumière d'une diode électroluminescente. La démonstration des OLEFETs n'est pas simple. Tout d'abord, une intégration efficace des fonctions optiques et électroniques nécessite l'utilisation d'un semiconducteur électroluminescent ayant aussi des propriétés de transport de charge intéressantes. Deuxièmement, un transport de charge ambipolaire (i.e. de trous et d'électrons) doit être réalisé pour produire des OLEFETs à haute performance. Dans ce contexte, le contrôle de la chimie de surface du substrat diélectrique s'est révélé être une stratégie efficace pour limiter la suppression du transport des électrons induite par les états électroniques pièges à l'interface diélectrique/semiconducteur. En même temps, la modification de la nature chimique et physique du substrat diélectrique influence la morphologie/structure des couches minces organiques, qui à son tour influence la performance du dispositif. Dans le cadre de ce projet, des couches minces poly-cristallines de tétracène – pour applications dans les OLEFETs – ont été sublimées sous vide sur différents substrats organiques diélectriques, y compris des polymères (parylène C, poly méthacrylate de méthyle, polystyrène) et des monocouches auto-assemblées d'hexaméthyldisilazane (HMDS) et octadécyltrichlorosilane (OTS). Le taux de dépôt était de 3.5 Å/s, la pression à l'intérieur de la chambre à vide était de 2.5×10-6 Torr, les substrats ont été maintenus à température ambiante. Le processus de germination et croissance a été étudié à partir des premières étapes de la croissance jusqu'au recouvrement complet de la surface, au moyen de la microscopie à force atomique (AFM) ex-situ. La densité de nucléation, la forme des grains cristallins et leur inter