Desenvolvimento de transístores para a eletrônica impressa - Morais, Rogério Miranda [UNESP] (2020)
Nesta tese de doutorado são apresentados resultados a respeito da fabricação e caracterização de dois tipos de transístores com eletrólito no gate (EGTs, do inglês Electrolyte Gated Transistors): Transístores eletroquímicos orgânicos (OECTs, do inglês Organic Electrochemical Transistors) e transístores de dupla camada elétrica (EDLTs, do inglês Electric Double Layer Transistor). Os dispositivos foram produzidos utilizando inkjet printing e screen printing para imprimir soluções à base de polímeros como o poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS), precursores de óxido de zinco e de nanopartículas de óxido zinco. Como eletrólito de gate foram utilizadas faixas auto sustentáveis de íon gel à base de celulose. Esse último foi desenvolvido por pesquisadores do CEMOP/CENIMAT e combina a alta mobilidade iônica dos eletrólitos líquidos com a plasticidade dos eletrólitos sólidos. Sua estrutura em gel possibilita que o material seja moldado ou cortado de acordo com a aplicação. Os ECTs foram fabricados em arquitetura planar sobre substrato de vidro ou de papel, onde foram impressos: PEDOT:PSS como semicondutor e carbono como eletrodos. Os resultados mostram uma forte dependência de parâmetros como: corrente no estado ligado (Ion), no estado desligado (Ioff), transcondutância, razão Ion/Ioff, morfologia da superfície do substrato e a rugosidade. Os EDLTs foram fabricados usando síntese de auto combustão e foto-ativação química para produzir dispositivos com baixa temperatura de processamento de modo que pudesse ser utilizado substratos flexíveis, plásticos ou de papel. Estes dispositivos são baseados em nanopartículas de óxido de zinco como canal semicondutor, totalmente impressos e com tratamento térmico menores que 200 oC. Os resultados mostram que a combinações das técnicas contribuíram para a formação dos filmes e para degradação dos resíduos orgânicos. A fabricação de EDLTs em arquitetura planar à 150 °C sob irradiação UV por 30 min possibilitou excelentes características elétricas tais como: razão Ion/Ioff, mobilidade de saturação média de 7,0 cm2/V, tensão limiar de 0,81V e tensão sublimiar de 0,42 V.dec-1. Foram impressos EDLTs planares a base de ZnONPs/Eletrólito em um curto tempo de processamento próximo de 45 minutos, sendo compatíveis com aplicações eletrônicas flexíveis.