Integrationstechniken für organische Dünnschichttransistoren in der flexiblen Elektronik
Creators: name: Meyers, Thorsten
Publisher: name: Universität Paderborn
Year: 2021

description: Die flexible Elektronik stellt eine Möglichkeit dar, elektronische Schaltungen und Sensorsysteme kostengünstig herzustellen. Dünnschichttransistoren (TFTs) sind hierfür ein Schlüsselelement, da sie den Strom in elektronischen Systemen steuern. In dieser Arbeit werden organische TFTs für die flexible Elektronik entwickelt und optimiert. Die Integration fokussiert sich auf Prozesse niedriger Temperatur. Als Halbleitermaterialien werden neben den thermisch aufdampfbaren Materialien DNTT und DTT das lösliche Material C8-BTBT verwendet. Die Strukturierung der Elektroden erfolgt mittels konventioneller fotolithographischer Prozesse. Für das Gate-Dielektrikum werden lösungsmittelbasierte Materialsysteme verwendet und bezüglich ihrer physikalischen und elektrischen Eigenschaften charakterisiert.Da die verwendeten Materialsysteme sensitiv gegenüber alkalischen Lösungen sind, wird erstmals eine Herstellungsroutine entwickelt, die eine reproduzierbare Leistungsfähigkeit der integrierten TFTs gewährleistet. Ein Transfer dieser Routine erfolgt auf flexible Substrate. Erstmalig wird ein Selbstjustierungsprozess für die Kontaktelektroden organischer TFTs unter Verwendung eines Nanokomposits als Dielektrikum entwickelt. Eine Adaption der Integrationsroutine wird durchgeführt, um die Strukturierung der Isolationsschicht ohne weitere Fotomaske zu ermöglichen. Ferner erfolgt eine Analyse bezüglich des Einflusses der Substrattopologie auf die Leistungsfähigkeit der integrierten TFTs.Weiterhin werden Inverter auf Basis organischer TFTs hergestellt und bezüglich ihrer statischen und dynamischen Eigenschaften charakterisiert. Abschließend wird die Entwicklung eines komplementären Designs unter Verwendung eines anorganischen n-Kanal sowie eines organischen p-Kanal TFTs evaluiert.
description: Flexible electronics are an opportunity to integrate electronic circuits and sensor systems at low costs. Thin-film transistors (TFTs) are key elements for driving the current in these systems. In this study, organic TFTs for flexible electronics are developed and optimized. The integration processes are focused on low temperatures. As semiconducting materials, evaporation-deposited DNTT and DTT as well as solution-deposited C8-BTBT are applied. The electrodes are structured using conventional photolithographic processes. Solution-based materials are utilized as gate dielectrics and are analyzed regarding their physical and electrical characteristics. Due to the sensitivity of the employed materials to alkaline solutions, an integration routine enabling the fabrication of TFTs with a reproducible performance is developed. Subsequently, the fabrication process is also transferred to flexible substrates. For the first time, a self-alignment process for organic TFTs using a nanocomposite as dielectric is developed. Furthermore, the integration routine is adapted for structuring the insulating layer without an additional photomask. The influence of the substrate topology on the performance of the integrated TFTs is analyzed as well.In addition, inverters utilizing organic TFTs are characterized regarding their static and dynamic properties. Finally, the development of a complementary design using inorganic n-channel and organic p-channel TFTs is evaluated.