Simulação do impacto das armadilhas nas características elétricas de um transistor de filmes finos orgânicos

Abstract

A substituição de materiais semicondutores inorgânicos por alternativas orgânicas é uma tecnologia microeletrônica promissora, proporcionando flexibilidade e sustentabilidade a preços baixos. Com o intuito de desenvolver mais essa tecnologia emergente, há um maior interesse em otimizar os dispositivos correspondentes para revelar o verdadeiro potencial que os materiais orgânicos têm a oferecer. Este projeto procura explicar como a distribuição de armadilhas (espacialmente e energeticamente) em um semicondutor orgânico pode afetar as concentrações de elétrons e lacunas móveis, as características elétricas de transistores de filmes finos e as medidas de mobilidade. Nesse âmbito, um simulador da Equação de Poisson unidimensional foi implementado usando a plataforma MATLAB. O simulador é capaz de simular densidade de cargas, potencial de superfície e potencial eletrostático ao longo da seção transversal do semicondutor. Baseadas em procedimentos simples de regressão para a dependência da concentração de cargas livres (não-capturadas) pelo potencial eletrostático, foram desenvolvidas equações analíticas para as características elétricas de transistores de filmes finos com grandes densidades de armadilhas. Conforme o modelo semianalítico desenvolvido, vários tópicos foram investigados: o impacto da densidade de armadilhas nas características de transferência e saída do transistor; o impacto de uma distribuição exponencial das energias de armadilhas dentro da banda proibida; as consequências para procedimentos de extração de valores de mobilidade baseados nas características do transistor e a modelagem de um transistor de filmes finos de tipo-p e tipo-n, empregando o P3HT como um semicondutor orgânico com um valor real para a densidade de armadilhas.