Device physics of organic field-effect transistors

Promotie: dhr. J.J. Brondijk, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Device physics of organic field-effect transistors

Promotor(s): prof.dr. D.M. de Leeuw, prof.dr. P.W.M. Blom

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Informatieopslag en ladingstransport in organische halfgeleiders

De meeste huidige elektronische circuits zijn gebaseerd op traditionele anorganische halfgeleiders, voornamelijk silicium. Silicium heeft goede elektronische eigenschappen, maar is ook duur en breekbaar. Naast anorganische halfgeleiders bestaan er ook organische (plastic) halfgeleiders. Deze flexibele en oplosbare materialen kunnen verwerkt worden over grote oppervlaktes met bestaande printtechnieken. Hierdoor zijn organische halfgeleiders uitermate interessant voor goedkope, flexibele toepassing zoals elektronische streepjescodes of flexibele beeldschermen.

De fundamentele bouwsteen van ieder elektronisch circuit is de veld-effecttransistor. Om de organische elektronica verder te ontwikkelen is een grondig begrip van deze bouwsteen essentieel. Het proefschrift van Johan Brondijk behandelt een aantal cruciale aspecten van de natuurkundige werking van organische veld-effecttransistors, namelijk het ladingstransport in de organische halfgeleider, de ladingsinjectie van de contacten naar de halfgeleider en de invloed van de transistorgeometrie op het ladingstransport.

Het eerste resultaat richt zich op geheugen. Geheugen is cruciaal voor bijvoorbeeld elektronische streepjescodes, die informatie moeten opslaan en verzenden. Een ferro-elektrische organische transistor (FeFET) kan als geheugenelement gebruikt worden. In dit type organische transistor is een ferro-elektrische laag opgenomen die gepolariseerd kan worden, resulterend in een herschrijfbaar geheugenelement met twee stabiele toestanden: aan of uit. Ondanks recente technologische ontwikkelingen staat het begrip van de organische FeFET’s nog in de kinderschoenen. In het proefschrift wordt voor de eerste keer een model ontwikkeld dat het polarisatie-afhankelijke elektrische transport in een organische FeFET beschrijft.

Het tweede belangrijke resultaat volgt uit het bestuderen van het effect van ladingsopsluiting op het ladingstransport in organische transistors. Opsluiting werd experimenteel bereikt door het gebruik van een halfgeleiderlaag van slechts één molecuul dik. Het tweedimensionaal opsluiten van lading geeft toegang tot een niet eerder onderzocht ladingstransportregime en zien we terug in een verminderde temperatuurafhankelijkheid van de elektrische karakteristieken van organische monolaagtransistors.

Johan Brondijk (Meppel, 1981) studeerde technische natuurkunde in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG en gefinancierd door de EU. Brondijk is na het afronden van het onderzoek gaan werken bij NXP Semiconductors.