Transistor a film sottile con strato attivo di pentacene: stabilità elettrica in differenti condizioni ambientali e studio di materiali per strati di passivazione

Abstract

I transistor a film sottile organici (OTFT, Organic Thin Film Transistors) hanno assunto negli ultimi anni un ruolo sempre più importante nella microelettronica su larga area (LAM, Large Area Microelectronics). Il crescente interesse rivolto a questi dispositivi è dovut o alla possibilità di coniugare un costo relativamente basso con proprietà innovative come flessibilità meccanica, basse temperature di processo (che permettono l’utilizzo di substrati plastici e polimerici), e prestazioni del tutto paragonabili e in diversi casi migliori di quelle dei transistor realizzati in silicio amorfo. Gli “organic semiconductors” offrono oggi le loro prestazioni per numerosissime applicazioni soprattutto come diodi organici emet titori di luce (AMOLED), nella tecnologia delle smart -card completamente plastiche, e delle tag di identificazione elettronica, nei backplanes a matrice attiva delle “e-papers” e in generale in tutte le applicazioni riguardanti quella che viene chiamata “Flexible Organic and Large Area Electronics” (FOLAE) In questa tesi vengono ampiamente analizzati transistor a film sottile con canale in pentacene. Tale semiconduttore organico oggi permette di ottenere dispositivo con alte prestazioni. D’altro canto, la diffusione di diverse spec ie molecolari nello strato attivo può causare instabilità nelle caratteristiche elettriche, richiedendo l’utilizzo di strati incapsulanti per le zone attive dei dispositivi. Sono stati così utilizzati come strati di passivazione film di PTFE, depositati utilizzando diverse miscele CHF3/Argon in una camera RIE. Il PTFE consente l’effettuazione di processi fotolitografici sul pentacene favorendo anche l’utilizzo di “annealing” termici che migliorano ulteriormente le prestazioni elettriche dei dispositivi incapsulati. Simulazioni numeriche 1D evidenziano che le variazioni delle caratteristiche causate dalla deposizione di PTFE sono dovute alla presenza di un transistor parassita di retro -canale causata dalla formazione di carica e stati all’interfaccia tra strato attivo e incapsulante. Le misure effettuate in aria mostrano che il PTFE non blocca efficacemente la diffusione di acqua nello strato attivo, tuttavia permette l’uso di ricotture termiche che incrementano la stabilità dei dispositivi in aria. Infine l’analisi dell’invecchiamento in ossigeno sui dispositivi incapsulati prova che il PTFE blocca efficacemente la diffusione di ossigeno.