Estudio de la movilidad de portadores de carga en transistores de efecto de campo (OFET) basados en poli(3−hexiltiofeno) (P3HT) y poliuretano (PU) como función de la temperatura y el campo eléctrico (2022)
El estudio de la movilidad en transistores orgánicos (OFETs) ha venido destacando en el campo de la electrónica orgánica por el aumento de su magnitud a través de los años, permitiendo la creación de novedosos y llamativos dispositivos flexibles, ligeros, transparentes y de bajo costo. En particular la estructura Bottom gate Top contact en OFETs basados en P3HT y PU presenta altas movilidades y corrientes con bajos voltajes de operación. Se realizo por ello, la caracterización eléctrica y térmica de transistores de efecto de campo orgánico OFETs basados en Au/P3HT/PU en donde fueron fabricados y caracterizados OFETs de distintos largos de 80, 60 y 50 u m y a distintas temperaturas de 288 K a 309 K para los cuales se determinaron sus propiedades eléctricas: voltajes umbral, ventana, subumbral, razón de ganancia, numero de estados trampas y movilidades de portadores de carga. Se identificaron voltajes de operación de Vg = -2.5 V y VDS = -1.0 V y la presencia de picos de corriente en curvas de salida para todos los transistores. Así como la existencia de dos regiones de comportamiento del voltaje umbral Vth y el logaritmo de la movilidad log(u) frente a campos eléctricos en donde se propone una expansión al modelo de Poole Frenkel para bajos campos eléctricos para la descripción de estos. Siendo así, para bajos campos eléctricos se presenta una dependencia del voltaje umbral con la raíz del campo eléctrico, al mismo tiempo para mayores campos eléctricos esta dependencia es lineal con la magnitud del campo eléctrico, comportamiento inversamente análogo para la movilidad frente a la raíz del campo eléctrico. En estos se encontraron voltajes umbral en promedio de Vthmin = -3;18 + 0;02 V y Vthmin = -0;45 + 0;10V en barridos de ida y vuelta respectivamente. Observamos que se presenta una dependencia de la movilidad a la p E con ordenes de magnitud de hasta 10-2, en promedio y1 = 13;17 + 2;17(10-3)(cm2/V s) y que no toda relación W/L minimiza un valor del voltaje umbral Vth ni maximiza un valor de movilidad u, encontrándose mayores valores para L = 60um de entre los 3 largos estudiados y menores en el transistor de semilargura 80um; con predicciones de movilidad máxima en promedio de u= 0;74 + 0;04 cm2/V s y u= 0;35 +0;05 cm2/V s para barridos de ida y vuelta respectivamente.