Hysterese und Reaktionen auf Stress in organischen Feldeffekt-Bauelementen

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr.-Ing. Susanne Scheinert
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 169148029

Anliegen des Projektes ist die Aufklärung grundsätzlicher Mechanismen, die in organischen Feldeffektbauelementen zu Hysterese-Effekten und zu Veränderungen infolge von Spannungsstress führen und das Erreichen anwendungsrelevanter OFETs und Schaltkreise erschweren. Hierzu werden umfassende experimentelle Untersuchungen beider Effekte simultan an Metall-Isolator-Halbleiter-Strukturen (MIS) und organischen Feldeffekt-Transistoren (OFET) durchgeführt und erstmals direkt gekoppelt mit ihrer Analyse auf der Grundlage zweidimensionaler Simulationen. Eigene Vorarbeiten und Ergebnisse in der Literatur haben gezeigt, dass die Effekte hauptsächlich von den Stressbedingungen abhängen und in analoger Weise für Polymere und niedermolekulare Materialien kombiniert mit verschiedenen Isolatoren auftreten. Daher können durch die detaillierte Untersuchung weniger Materialkombinationen allgemeingültige Aussagen zu den zugrunde liegenden Mechanismen gewonnen werden. Für die aktive Schicht der Bauelemente wird hauptsächlich P3HT aber auch Precursor-Pentacen eingesetzt. Als Isolator sind Photoresistmaterialien, Nitride und für Vergleichszwecke SiO2 vorgesehen. Die numerischen Simulationen mit dem Programm Sentaurus werden grundsätzlich erweitert durch die theoretische Modellierung mit Einbeziehung solcher Pro-zesse, die in existierenden Simulationsprogrammen nicht implementiert sind: Bipolaronen- Bildung und Dissoziation und bewegliche Ionen im Polymer oder Isolator. Die angestrebten Erkenntnisse über die entscheidenden Mechanismen von Hysterese und Spannungsstress er-möglichen eine Fundierung empirischer Strategien zur Bauelementeoptimierung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen