Organicheskaya_elektronika
.pdf
Основные устройства органической электроники
органические тонкопленочные |
органические светодиоды и |
органические фотовольтаические |
|
транзисторы и ИС на их основе |
|||
дисплеи на их основе |
преобразователи (солнечные батареи) |
||
|
Plastic-IC an flexible polymer-foil
Основные устройства органической электроники
Органический
тонкопленочный (полевой) транзистор
(ОТПТ) – OFET, OTFT (англ.)
И С
Полупроводник
Диэлектрик
Затвор
Подложка
Верхние контакты: И – исток, С – сток
Органический светоизлучающий диод (ОСИД) – OLED (англ.)
Катод (Al)
Органический полупровод-ник V
PEDOT:PSS
Анод (ITO)
Подложка
Органическая
фотовольтаическая ячейка (солнечная батарея, фотодетектор)
катод
Донор +
акцептор V
PEDOT:PSS
(Анод) ITO
Подложка
Толщина каждого функционального слоя – от 10 до 500 нм |
24 |
Органический полевой транзистор p-типа
VDS
IDS
|
|
|
И |
|
|
С |
|
VG |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
Полупроводник |
|
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Диэлектрик |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– – – – – – – – – – |
|
|
|
|
|
|
|
З |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подложка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И – исток (S – source), С – сток (D - drain), З – затвор (G – gate),
VDS – напряжение сток-исток, IDS – ток сток-исток и VG – напряжение затвор-исток
Будущее: монослойная электроника
Транспорт зарядов на 90% происходит в верхнем слое пленки, т.е. для монослоевых пленок достижимы значения проводимости, сравнимые с блочными пленками.
Идеальная структура (пока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
недостижимая цель): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОТПТ с монослойным |
И |
|
|
С |
|
|
|
Толщина слоев |
|||||
полупроводником и |
|
|
|
|
|
|
|
~ 3-5 нм |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
монослойным диэлектриком |
Затвор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Подложка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
a) Si-Cl + Si-OH |
|
Si-O-Si + HCl |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
b) Si-Cl + H2O |
|
Si-OH + HCl |
|
|
|
|||
|
S |
|
|
S |
c) Si-OH + Si-OH |
|
Si-O-Si + H2O |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
S |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
S |
|
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
S |
H2O |
|
S |
|
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
S |
|
|
S |
|
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
|
|
|
|
|
monolayer |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
formation |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
|
|
|
|
|
- HCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Si |
|
|
Si |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cl |
+ |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O H |
O H |
O H |
O H |
|
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
|
|
O O O O O O O O |
|||||||||||
|
Si |
Si |
Si |
Si |
|
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
Si |
|
O O O O O O O O O |
|
O O O O O O O O O O O O O O O O O |
||||||||||
1. Edsger C. P. Smits et al. Nature, 455, 956–959 (2008)
26
2. Fatemeh Gholamrezaie et al. Nano Lett., 10, 1998–2002 (2010)
Органические полупроводники на основе
природных красителей
Тирский пурпур
O H
N
Br
Br
N 
H O
6,6-дибромоиндиго
Раковины Murex brandaris L. |
Крашенный пурпуром шёлк |
Крашенная пурпуром шерсть |
Пурпур́ (от лат. purpura — пурпур, греч. πορφύρα), также в античных источниках тирский пурпур — краситель различных оттенков от багряного до пурпурнофиолетового цвета, извлекавшийся из морских брюхоногих моллюсков — иглянок.
27
Органические полупроводники на основе
природных красителей
Transfer and (c and d) output characteristics of an tyrian purple based OFET on evaporated polyethylene-passivated aluminum oxide dielectric on glass substrate.
Y. Kanbur, et.al. Organic Electronics 2012, 13, 919 |
28 |
|
Биодеградируемые органические полевые транзисторы
M. Irimia-Vladu, et.al. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 4069
29
Электронные метки радиочастотной идентификации
Transponder circuit is used as intelligent price tag
30
Схематическое изображение различных типов органических светоизлучающих диодов (ОСИДов)
простейший
однослойный
ОСИД
Катод
Органический
СИМ
Анод
Подложка
многослойные ОСИДы
|
|
Катод |
|
|
|
Катод |
|
ЭТС |
|
|
|
Органический |
|
Органический |
СИМ |
|
СИМ |
|
|
|
ДТС |
|
ДТС |
|
|
|
Анод |
|
|
|
Анод |
|
Подложка |
|
Подложка |
|
|
|
|
|
|
Катод
ЭТС
ДБС
Органический
СИМ
ЭБС
ДТС
Анод
Подложка
Органический СИМ – органический светоизлучающий материал ДТС – дырочно-транспортный слой
ЭТС – электроно-транспортный слой ДБС – дырочно-блокирующий слой
ЭБС – электроно-блокирующий слой 31
Электролюминесценция
|
F |
|
|
1 |
Инжекция зарядов |
|
|
|
|
|
|
|
|
- - - |
|
2 |
Миграция зарядов |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
EF |
3 |
Рекомбинация |
|
|
Al |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экситоны |
|
|
|
|
НСМО |
НСМО |
|
|
|
|
|
|
EF |
+ + |
|
|
|
|
ITO + |
|
|
|
ВЗМО |
|
|
PPV |
|
|
ВЗМО |
Синглет Триплет
n |
Спиновая статистика: 25 % синглетов |
|
32 |