Contribution à l'étude des transistors à effet de champ organiques : effet de la fonctionnalisation du diélectrique de grille par des monocouches auto assemblées

par Marc Ternisien

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologies

Sous la direction de Dominique Vuillaume et de Kamal Lmimouni.

Soutenue le 05-12-2008

à Lille 1 .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude de composants organiques et moléculaires. Il porte sur le contrôle de l'interface oxyde de grille/semi-conducteur organique à l'aide de Monocouches Auto Assemblées (SAMs) dans les transistors à effet de champ organique (OFETs). Nous avons dans un premier temps travaillé avec des OFETs à couche active de pentacène dont le diélectrique de grille a été modifié par des SAMs de type Q"-7t (terminées pyrène ou phenyl) en configuration Top Contact. Après le greffage chimique en trois étapes de SAMs à chaîne alkyle longues et leur caractérisation, nous avons mesuré les paramètres transistors et nous avons démontré une amélioration des mobilités des porteurs de charges, une augmentation du rapport On/Off et une amélioration de la pente sous le seuil. Nous avons interprété ces résultats en terme de structure morphologique de la couche active de pentacène. Dans la deuxième partie de notre thèse, nous nous sommes intéressés aux SAMs à chaîne alkyle plus courte greffées en une unique étape (le pentafluorophenylpropyltrichlorosilane (C9H6F5Cl3Si), le 4-phenylbutyltrichlorosilane (C10H13Cl3Si) et l'octadecyltrichlorosilane (CH18H37SiCl3). La configuration du transistor adoptée pour cette étude est du type Bottom Contact.Nous avons obtenu par ces procédés des OFETs fonctionnant à des valeurs de pentes sous le seuil de 0.6 V/dec, des rapports On/Off de 10 8 et une mobilité de 0.3 cm²/V.s. L'ensemble des résultats est discuté en terme d'interactions entre les porteurs de charges et le semi-conducteur organique (le pentacène) et les dipôles des molécules greffées.

  • Titre traduit

    Contribution to the organic field effect transistor study : effect of the gate dielectric modification by self assembled monolayers


  • Résumé

    This work deals with the Organic Field Effect Transistor and the effect of Self Assembled Monolayen on the gate dielectric/pentacene interface control. ln a first part, we worked with Pentacene OFET in Top Contact Configuration with gate dielectric modified by SAM Q"-7t ( ended by pyrene or phenyl group). After the surface modification by SAM operated chemically in three steps and characterization, we measured OFETs parameters and we obtained an improvement of the mobility, On/Off ratio and the subthreshold slope is also reduced. We discussed these results in terms of morphology structure of the pentacene active layer. ln a second part, we chemically modified the gate dielectric with pentafluoropheny lpropyltrichlorosilane (C9H6F5Cl3Si), 4-phenylbutyltrichlorosilane (C10H13Cl3Si) and octadecyltrichlorosilane (C18H37SiCl3)) SAMs in one step. These OFETs in Bottom Contact configuration showed mobility value of 0.3 cm²/V.s a subthreshold slope of 0.6 V/dec and an On/Off ratio of 10 8, These results are analyzed in term of interactions between charge carriers and pentacene and dipoles values of SAMs.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [159]-172. 139 réf.

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2008-235
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