Organic electronics: implementation of some components and organic logic simulation

Abstract

Organic and printed electronics are promising technologies due to their versatility and expected future applications. Using commonly available laboratory tools and organic materials, three electronic components have been implemented and analyzed – a schottky, an OFET and a capacitor. Simulations of digital logic have been carried out based on the OFET characteristics. It was observed that PEDOT:PSS did not display a schottky barrier, contrary to Tips-Pentacene, with the used materials. The fact that no barrier formed in any of the three schottky devices using PEDOT:PSS, seems to indicate that both gold and aluminum are possible candidates for hole injection into the polymer. The gate to the channel current proportion, in the created OFET device, generated difficulties in the analysis, which were overcome with a physical simulation. Considering the behavior of the OFET, some production steps should be revised, such as the curing time for both dielectric and semiconductor. Additionally, the adequacy of the deposition masks to the deposition process should be previously evaluated, using masks with sample apertures with the intended substrate. Using PMMA as the dielectric, the capacitors presented a stable capacity for the range of tested frequencies, although their parasitic did not. The parasitic behavior in capacitors formed with Au/PMMA/Au and Al/PMMA/Au show some disparities that might require further research to be clarified. The fact that these devices have been made without any special atmospheric condition, with common tools – even using hand-made masks – reinforce the market potential of printed and organic electronics.

Tanto a eletrónica orgânica como a impressa têm-se revelado tecnologias promissoras devido à sua versatilidade e aplicações futuramente esperadas. Com recurso a instrumentos de laboratório comuns e materiais orgânicos, foram implementados e analisados três componentes eletrónicos – um schottky, um OFET e um condensador. Foram também realizadas simulações de lógica digital, com base nas características do OFET. Verificou-se com a caracterização dos díodos que o PEDOT:PSS não apresentou uma barreira schottky, contrariamente ao Tips-Pentacene. O facto de não ter sido formada uma barreira em qualquer dos três dispositivose shottky desenvolvidos com PEDOT:PSS, parece indiciar que quer o ouro quer o alumínio são candidatos possíveis para injeção de lacunas no polímero. A proporção entre a corrente parasita da gate e a corrente que atravessa o canal, no OFET construído, criou dificuldades de análise que foram ultrapassadas com a sua simulação física. Tendo em consideração o comportamento do OFET, conclui-se ser necessária a revisão de algumas das fases de fabrico, tal como o tempo de cura para o dielétrico e semicondutor. Adicionalmente, deve existir uma avaliação prévia quanto à adequação das máscaras de deposição aos processos de deposição, usando para tal máscaras com diferentes aberturas amostrais juntamente com o substrato desejado. Utilizando o PMMA como dielétrico, os condensadores apresentaram uma capacidade estável para o leque de frequências testadas, embora o mesmo não tenha sucedido com as suas componentes parasíticas. O comportamento parasítico nos condensadores formado com as combinações Au/PMMA/Au e Al/PMMA/Au demonstra algumas disparidades, cuja clarificação exige investigação adicional. O facto destes dispositivos terem sido construídos em condições ambientais sem exigências especiais, recorrendo a materiais comuns – incluindo máscaras construídas manualmente – sustentam o potencial de mercado da eletrónica orgânica e impressa.