Publicação: Transistores eletroquímicos orgânicos: fabricação, caracterização e comparação com modelos teóricos
Carregando...
Arquivos
Data
Autores
Orientador
Günther, Florian Steffen 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Rio Claro - IGCE - Física
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Com o crescimento exponencial do cenário tecnológico e, consequentemente, a alta demanda por dispositivos flexíveis, biocompatíveis e de baixo custo, os Transistores Eletroquímicos Orgânicos (OECTs) surgiram como uma inovação promissora. Combinando materiais orgânicos e processos eletroquímicos, esses transistores permitem modular a condução elétrica através da interação com íons presentes em um eletrólito. Os OECTs apresentam uma alta capacidade de amplificação e sensibilidade, funcionando em baixas tensões, o que é crucial para aplicações em bioeletrônica, sensores médicos e interfaces cérebro-máquina. Apesar da alta quantidade de dados experimentais publicados nos últimos anos e das várias comparações com teorias existentes, os modelos ainda estão sujeitos a um intenso debate. Isso ocorre pois esses modelos surgem de diferentes fundamentos físicos e químicos, de tal modo que diferentes trabalhos consideram determinados parâmetros, mas ignoram a influência de outros. Assim, surgem dificuldades para a melhoria direcionada do material, sugerida por uma teoria profunda dos mecanismos de funcionamento dos OECTs. O presente trabalho visa, portanto, obter uma visão mais abrangente, examinando o impacto dos eletrólitos de cloreto de sódio (NaCl), cloreto de lítio (LiCl) e cloreto de potássio (KCl) na resposta do dispositivo e avaliando a aplicabilidade dos modelos Bernard-Malliaras, deriva e difusão e termodinâmico. Com isso, pode ser dada uma melhor indicação de onde e até que ponto cada modelo falha na descrição das respostas de dispositivos OECTs e, assim, auxilia na formulação de um modelo melhorado que combine as diferentes abordagens. No processo de fabricação, os dispositivos são preparados em substratos de vidro e os contatos source e drain são depositados por evaporação a vácuo de ouro. As camadas de PEDOT:PSS e eletrólito são adicionadas posteriormente. Os comportamentos elétricos dos OECTs são medidos usando uma configuração de construção interna que consiste em uma estação modular de mini-sonda para entrar em contato com os dispositivos e uma combinação de medidores de fonte para aplicar as tensões desejadas de gate e drain e para medir as correntes, fornecendo, assim, as curvas de transferência. Este trabalho propõe que a análise meticulosa das curvas de transferência em comparação com os modelos existentes na literatura revela uma dependência crucial dos parâmetros do modelo em relação à arquitetura e composição do dispositivo. Este enfoque sistemático oferece uma compreensão mais abrangente do comportamento dos OECTs, abrindo caminho para avanços significativos no campo da eletrônica orgânica.
Resumo (inglês)
With the exponential growth of the technological landscape and, consequently, the high demand for flexible, biocompatible, and low-cost devices, Organic Electrochemical Transistors (OECTs) have emerged as a promising innovation. Combining organic materials and electrochemical processes, these transistors allow for the modulation of electrical conduction through interaction with ions present in an electrolyte. OECTs exhibit high amplification capacity and sensitivity, operating at low voltages, which is crucial for applications in bioelectronics, medical sensors, and brain-machine interfaces. Despite the high volume of experimental data published in recent years and various comparisons with existing theories, the models are still subject to intense debate. This is because these models arise from different physical and chemical fundamentals, such that different studies consider certain parameters while ignoring the influence of others. Thus, difficulties arise for targeted material improvement, suggested by a profound theory of the operating mechanisms of OECTs. Therefore, the present work aims to obtain a more comprehensive view by examining the impact of sodium chloride (NaCl), lithium chloride (LiCl), and potassium chloride (KCl) electrolytes on device response and evaluating the applicability of the Bernard-Malliaras, drift-diffusion, and thermodynamic models. This approach can provide a better indication of where and to what extent each model fails in describing the responses of OECT devices, thereby allowing for the formulation of an improved model that combines the different approaches. During the fabrication process, the devices are prepared on glass substrates, and the source and drain contacts are deposited by vacuum evaporation of gold. Layers of PEDOT:PSS and electrolyte are subsequently added. The electrical behaviors of OECTs are measured using an in-house setup consisting of a modular mini-probe station to contact the devices and a combination of source meters to apply the desired gate and drain voltages and to measure currents, thereby providing the transfer curves. This work proposes that meticulous analysis of the transfer curves compared with existing models in the literature reveals a crucial dependence of model parameters on the device's architecture and composition. This systematic approach offers a more comprehensive understanding of the behavior of OECTs, paving the way for significant advances in the field of organic electronics.
Descrição
Palavras-chave
Transistores eletroquímicos orgânicos, Caracterização de transferência e saída, Modelo de deriva-difusão, Organic electrochemical transistors, Transfer and output characterization, Drift-diffusion model
Idioma
Português
