Etude et développement de diélectriques avancés pour des transistors imprimés low-voltage

par Alexandre Gaitis (Gaïtis)

Thèse de doctorat en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Gérard Ghibaudo.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec CEA/LITEN (laboratoire) .


  • Résumé

    Cette thèse s'articule autour de l'étude des diélectriques à haute permittivité et de leur implémentation dans la structure des transistors organiques afin de proposer une solution pour réduire leurs tensions de fonctionnement tout en restant compatible avec des processus de fabrication par impression. La première partie cette thèse se concentre sur la théorie des semi-conducteurs et transistors organiques ainsi que les différentes approches de réduction de tensions proposées dans la littérature. Elle se focalisera ensuite sur l'étude des propriétés diélectriques de matériaux polymère à haute permittivité issu du PVDF (Polyfluorure de vinylidène) ainsi que de l'impact de la composition du matériau, la fréquence, la tension de mesure ainsi que de la température sur le caractère relaxeur-ferroélectrique qu'exhibe ces matériaux polymères. L'étude portera ensuite sur l'intégration du terpolymère en tant qu'isolant de grille dans une structure de transistor organique et de son impact sur la caractéristique du dit transistor. L'évolution du comportement électrique de cette nouvelle structure de transistor sera comparée à une référence utilisant un diélectrique standard ainsi qu'aux observations sur le comportement diélectrique tirées du chapitre 2. Finalement, on étudiera la fiabilité électrique de ces deux structures de transistor en les soumettant à un stress électrique de plusieurs heures, puis en comparant l'évolution de leur propriété.

  • Titre traduit

    Development and study of advanced dielectrics for low-voltage printed transistors


  • Résumé

    This thesis discusses the study of high permittivity dielectrics and their implementation in the organics transistors structure in order to reduce their operating voltage while maintaining their compatibility with solution/ printing processes. The first part of this work focusses on the theory of organic semiconductors and transistors. It will also discuss the various approaches proposed in the literature to reduce operating voltage in such devices. It will then discuss the study of the dielectric properties of materials derived from the PVDF (polyvinylidene fluoride). The evolution of the relaxor-ferroelectric behavior exhibited by these polymers will be monitored versus the chemical composition, frequency, bias and temperature. After an in-depth characterization of the high-k dielectric in a capacitor structure, we will evaluate its impact on the transistors characteristic and compare the performance of this new devices to a reference transistor. These observation will be compared to the study of the dielectric in Chapter 2 in order to gain insight on the physical origin of these new behavior. Finally, we will study and compare the reliability of the low-voltage and reference transistor with the help of electrical stress.