3. Анализ научно-технической информации
3.1. Формирование металлорганических проводящих контактов
На практике существует классификация металлов на 2 группы:
−Низкотемпературные (мягкие), имеют температуру плавления ниже 400 0С. Изготавливают на основе Sn, Bi, Cd,Pb, Zn, In.
−Высокотемпературные (твёрдые) – выше 400 0С. Изготавливаются на основе Cu, Ag, Ni, Co, Fe, Al и др.
3.1.1. Металлоорганические контакты
Органические/полимерные полупроводникимогут использоваться в широком спектре применений, таких как смарт-окна, электронная бумага и дисплеи большой площади. Среди основных ограничений, с которыми сталкивается исследовательское сообщество, являются низкая мобильность носителей, долговременная стабильность, целостность устройства в условиях ОС и влияние контактов, действующих как ограничение электрических характеристик устройств. Деградация устройства под воздействием ОС часто связана с контактами, а не с активным слоем устройства. Тогда необходима технологическая обработка и контроль контактов. Другими вариантами улучшения характеристик контактов являются само легирование и использование самоорганизующихся монослоев (SAM). Схема с различными способами модификации интерфейсов металл-полупроводник изображена на рис. 1.
Рис. 1. Схема различных способов модификации интерфейсов металл-полупроводник и их влияние на кривые напряжения тока и значение плотности заряда свободных носителей на границе раздела
Существуют различные способы уменьшения пагубного влияния контактов на работу органического устройства. Одним из них является сборка монослоев на металло-органическом интерфейсе. Самым распространенным способом повышения производительности электронных устройств является легирование органического полупроводника. Добавление легирующих молекул широко используется для повышения эффективности OLED и OSC [1].
3.1.2. Серебряные контакты на лицевой и задней стороне
В работе продемонстрированы химические датчики, изготовленные из пористого кремния (PSi) для жидких органических аналитов (этанол, ацетонитрил, метанол и ацетон) с акцентом на влияние размещения электрического контакта Ag на характеристики датчика. Датчики с фронтальным контактом имеют больший сдвиг в емкостном отклике (в 2-3 раза более чувствительный) по сравнению с конструкцией заднего датчика, так как растворители взаимодействуют с отверстиями пор перед инфильтрацией. Наблюдается гораздо более медленное время отклика (7-30 мин) для фронтальной стороны (50-200 с). Время реакции составляло порядок этанола>ацетонитрила> метанола> ацетона, что хорошо коррелирует с давлением паров растворителя. Чувствительность остается достаточно высокой во время повторного использования, с отличной устойчивостью к хранению для заднего контакта.
Пористый кремний (PSi), нанокристаллическийSi с пустотами в нем, обычно изготавливается электрохимическим травлением кристаллической кремниевой пластины в электролитах на основе этанола или водной фтористоводородной кислоты. В PSi-образцах создаются два разных электрических контакта. Один из них контактирует с передней стороной, непосредственно с пористой пленкой, а другой с обратной стороны объемного кристаллического Si. Электрические контакты были просто достигнуты с использованием коллоидной Ag-краски и медных проволок, после чего выпекали устройство при 120 ° C в течение 2 часов. На рис. 2 показано схематическое изображение установки измерения, отображающей поперечное сечение устройства датчика PSi с передними электрическими контактами в качестве примера. Датчики PSi были идеально размещены на фиксированной стеклянной поверхности, чтобы предотвратить попадание органических растворителей на задние контакты. Фиксированный объем 10 мкл из ацетонитрила, ацетона, метанола и этанола осторожно вводится на переднюю пористую поверхность устройства. Обнаружено, что PSi с обратным контактом электрический отклик связан исключительно с взаимодействием органического растворителя с активной пленкой PSi без вклада контакта Ag.
Рис.2. Схематическое изображение емкостной сенсорной тестовой системы
В этой работе впервые показали, что расположение металлического контакта (лицевая сторона и задний контакт) оказывает выраженное влияние на реакцию органического аналита в емкостных датчиках на основе электрохимически мезо-PSi. Конфигурация датчика передней стороны сильнее реагировала на все тестируемые растворители с точки зрения максимального изменения емкости (чувствительности) по сравнению с конструкцией датчика задней панели. Рекомендуется использовать контактный датчик задней стороны, поскольку он обеспечивает удовлетворительную чувствительность с гораздо более быстрым временем отклика. Результаты исследований прямо свидетельствуют о том, что такая комбинация электрохимически окисленных мезо-PSi-структур с задними электрическими контактами полезна для определения различных химических веществ и биомолекул[2].