Molecular Order in P- and N-Type Self-Assembled Monolayer Field-Effect Transistors

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2015-09-28
Issue Year
2015
Authors
Schmaltz, Thomas
Editor
Abstract

Organic semiconductors are promising candidates for the use in next generation electronic devices; however, the understanding of structure-property relations of these materials needs to be improved. In this context, this work focuses on the correlation between chemical structure, morphology and electronic performance of semiconducting self-assembled monolayers (SAMs), defined 2-dimensional film of organic semiconductors. The structure of SAMs, consisting of the organic p-type semiconductor benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (BTBT) attached to alkylphosphonic acids with different chain length (C11-PA/C12-PA), and n-type semiconducting C60 fullerenes attached to octadecylphosphonic acid (C18-PA), was investigated by means of X-ray reflectivity and grazing incidence X-ray diffaction. Additionally, electrical properties in terms of charge transport across these films were studied by incorporating the SAMs in self-assembled monolayer field-effect transistors (SAMFETs). The results reveal a strong correlation between chemical structure, alignment of the molecules in self-assembled monolayers and electrical properties of the SAMs.

Abstract

Organische Halbleiter sind vielversprechende Kandidaten für den Einsatz in elektronischen Bauelemente der nächsten Generation; allerdings muss das Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehung dieser Materialien noch weiter verbessert werden. In diesem Zusammenhang, beschäftigt sich diese Arbeit mit dem Wechselbeziehung zwischen chemischer Struktur, Morphologie und elektronischen Eigenschaften von halbleitenden, selbst-organisierten Monolagen (SAMs), definierten 2-dimensionalen Schichten organsicher Halbleiter. Die Struktur dieser SAMs, bestehend aus dem organische p-Typ Halbleiter Benzothieno[3,2-b][1]benzothiophen (BTBT), chemisch angebunden an Alkylphosphonsäuren unterschiedlicher Länge (C11-PA/C12-PA), bzw. n-leitenden C60 Fullerenen, angebunden an eine Octadecylphosphonsäure (C18-PA), wurde mit Hilfe von Röntgenreflektometrie und Röntgendiffraktometrie unter streifendem Einfall charakterisiert. Zusätzlich wurden die elektronischen Eigenschaften, hinsichtlich des Ladungsträgertransports entlang der Schichten, in sogenannten Selbst-Organisierte Monolagen Feldeffekttransitoren (SAMFETs) untersucht. Die Ergebnisse offenbaren einen engen Zusammenhang zwischen chemischer Struktur, Anordnung der Moleküle in selbst-organisierten Monolagen und elektronischen Eigenschaften.

DOI
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