Projeto, caracterização e avaliação de transistores de filmes finos orgânicos para uso em narizes eletrônicos.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Eirez Izquierdo, José Enrique
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Electronic nose; Eletrônica orgânica; Gas sensor; Materiais orgânicos; Nanotechnology; Nanotecnologia; Nariz eletrônico; Organic electronics; Organic material; Organic thin film transistor; OTFT; PBTTT; PBTTT-C14; Sensor de gás; Transistor de filme fino orgânico
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-08102021-110039/

Neste trabalho, fabricou-se um transistor de filme fino orgânico (OTFT) com estrutura bottom gate - bottom contact (BGBC) sobre vidro, com dielétrico e semicondutor orgânicos, para usá lo como sensor de gás na detecção de isoborneol (IB) em água. Não foram encontrados na literatura consultada OTFTs BGBC fabricados sobre substrato de vidro com dielétrico poly(4- vinylphenol) (PVP) e semicondutor poly(2,5-bis(3-tetradecyl-thiophen-2-yl)thieno[3,2- b]thiophene) (PBTTT-C14) como sensor de gás para a detecção de IB. Polímeros conjugados, tal como o derivado de politiofeno PBTTT-C14, apresentam propriedades elétricas semicondutoras. Devido às dimensões da cadeia principal deste material e ao empilhamento compacto e organizado da mesma quando em um filme, é possível obter estruturas conhecidas como terraços. A presença destas estruturas acarreta um melhor desempenho elétrico dos dispositivos fabricados a partir deste semicondutor orgânico. Para tal, utilizou-se substrato de vidro e filmes finos de Ni:Cr/Au para a obtenção dos eletrodos de porta, fonte e dreno. Prepararam-se soluções do dielétrico orgânico PVP reticulado e do semicondutor orgânico PBTTT-C14, agitadas em chapa quente e depositadas por centrifugação. Foi necessário um tratamento térmico a 150 °C sobre chapa quente durante 20 minutos para favorecer a formação de terraços. As propriedades físicas e químicas dos filmes obtidos foram investigadas através de estudos óticos (e.g. espectroscopia UV-vis, Raman e FTIR), morfológicos (e.g. MFA e perfilometria) e estruturais (e.g. XRD). O processo de reticulação foi comprovado pela presença de picos no espectro de FTIR do PVP:PMF em 3410 cm-1 . O fato do valor máximo de absorbância na curva de UV-vis para o PBTTT-C14 aparecer em ?CP = 552 nm e haver um segundo pico em ?Sh = 585 nm apontam indiretamente para a formação de terraços. Isto foi comprovado com o valor do espaçamento de lamelas de 2,1 nm obtido do espectro de XRD. O dielétrico PVP:PMF 1:5 apresentou constante dielétrica de 5,29 e corrente de fuga de 0,92 nA para um campo elétrico na porta de 0,3 MV/cm. O PBTTT-C14 apresentou e = 65 nm e Rq = 1,9 nm, assim como valores de mobilidade dos portadores de carga (µ) de ~ 10-4 cm2 /Vs e tensão de limiar ~ 1 V em OTFTs caracterizados dentro da câmara com luvas. Os dispositivos usados como sensores de gás apresentaram ?µp,tri de ca. 5 % para IB-MET e aumento da sensibilidade da µp,tri até 0,2 %/ppm. Um sistema que integre estes sensores poderá ser uma ferramenta útil no monitoramento em tempo real da qualidade da água no estado de São Paulo.