Elaboration, caractérisation et modélisation de transistors à base de pentacène : application aux circuits électroniques organiques

Development, characterization and modeling of transistors based on pentacene : application to organic electronic circuitss

• Auteur / Autrice : Ahmad Skaiky
• Direction : Bruno Lucas, Thierry Trigaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Ingénierie pout l'information (S2I)
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits électroniques

Théorie du transport

Transistors

Mots clés libres

Pentacène

Transistors organiques

Circuits inverseurs

Résumé

Les objectifs de ce travail de thèse concernent la modélisation de transistors organiques à base de pentacène et la réalisation de circuits électroniques de type inverseur. Dans ce contexte, nous avons étudié les mécanismes de transport de charges dans le pentacène par deux méthodes (I(V) et spectroscopie d‟impédance) et déterminé les propriétés physiques du pentacène (mobilité, densité des pièges, niveau d‟énergie des pièges…). Suite à cela, nous avons réalisé un transistor organique à effet de champ ayant une structure top contact en étudiant l‟influence de la longueur du canal et de l‟épaisseur de la couche active sur les performances de ce dispositif et en comparant les résultats avec ceux issus de la simulation via le logiciel ATLAS. Avec les paramètres extraits de l‟étude des mécanismes de transport nous avons trouvé une bonne concordance entre les caractéristiques de sortie et de transfert expérimentales et simulées. Enfin, nous avons élaboré des inverseurs organiques à charge active saturée (diode-load inverter). L‟optimisation des paramètres tels que la longueur du canal, l‟épaisseur de la couche active et la vitesse de dépôt du pentacène a conduit à un gain en tension significatif en particulier en jouant sur la structure cristalline du pentacène. Un inverseur à charge à déplétion a été aussi caractérisé, en utilisant des isolants différents pour le transistor de charge et le transistor de commande un gain de 7 a été obtenu. Ces résultats ouvrent des perspectives et pourraient être améliorés en fabriquant des inverseurs en technologie O-CMOS.

The objective of this thesis is the modeling of organic transistors based on pentacene and the realization of inverter electric circuits. In this context, we have studied charge transport mechanism in pentacene with two methods (I(V) and impedance spectroscopy) and we have determined the physical properties of pentacene (mobility, trap density, trap energy level…). After that, we have realized an organic field-effect transistor in “top contact” structure while studying the impact of the channel length and thickness of active layer on the performance of this device and while comparing the results with those obtained from the simulation carried out with ATLAS software. We have found a good concordance concerning output and transfer curves. Finally, we have developed organic inverters first in the “diode-load inverter” architecture. The optimization of parameters like the channel length, the thickness of the active layer and the deposition rate of pentacene has led to a significant voltage gain as we work on change in crystalline morphology. With dual threshold voltage OTFT organic inverter in depletion mode have been realize with gain around 7. These results open new perspectives and could be improved by manufacturing inverters in O-CMOS technology.