XXIV Congresso de Iniciação Científica
Fabricação e Caracterização de Capacitor MIS P3HT com Poliestireno
Gabriel Leonardo Nogueira, Neri Alves, Marystela Ferreira, Rafael Furlan de Oliveira. Campus de Presidente Prudente, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Licenciatura em Física, gabrielnogueira5@hotmail.com, bolsa PIBIC
Palavras Chave: Capacitor MIS, poli(3-hexytiofeno), espectroscopia de impedância.
Introdução
A eletrônica orgânica é uma importante área de pesquisa, com uma variedade de aplicações tecnológicas tais como OLEDs, OFETs, sensores, entre outros. Um dispositivo importante para a compreensão do fenômeno físico em muitas dessas aplicações é o capacitor MIS (metal-isolante- semicondutor). Aqui nós descrevemos a construção e algumas caracterizações elétricas do capacitor MIS Poli(3-hexyltiofeno)/Poliestireno em uma arquitetura com contato na base e gate no topo. O Poly(3-hexyltiofeno) (P3HT) e o poliestireno (PS) foram dissolvidos em clorofórmio e metil etil cetona, respectivamente, e depositados sobre substrato de vidro recoberto com ITO. A caracterização elétrica foi realizada por espectroscopia de impedância, onde uma tensão elétrica alternada é aplicada e observa-se a resposta do dispositivo.
Material e Métodos
Utilizou-se como semicondutor o polímero poli(3- hexiltiofeno) (P3HT), como isolante o poliestireno (PS), como substrato, vidro recoberto com óxido de estanho dopado com índio (indium tin oxide, ITO), e como eletrodo de gate ouro (Au) metalizado a vácuo. Neste trabalho, inverteu-se a ordem das camadas do semicondutor e do isolante, ou seja, o semicondutor foi depositado sobre o ITO e o isolante sobre o semicondutor, e então evaporou-se o eletrodo de ouro, para formar o gate. Esta configuração foi escolhida, pois, o objetivo futuro é a modificação do isolante para uso do dispositivo como sensor. O P3HT foi depositado por spincoating diretamente sobre o ITO e o PS foi depositado também por spincoating sobre o P3HT. O dispositivo foi colocado num porta amostra e os contatos elétricos entre os eletrodos (ITO e Au) foram feitos com fio de ouro fixados com tinta de prata. A caracterização elétrica foi realizada com um analisador de impedância solartron (SI 1260).
Resultados e Discussão
A Figura 1 mostra as curvas de capacitância e Perda dielétrica em função da voltagem de polarização do gate, para a frequência de 100kHz.
Estas são curvas típicas de um capacitor MIS e comprovam que o dispositivo, efetivamente,
apresenta o comportamento esperado de um capacitor MIS.
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
148 150 152 154 156 158 160 162 164 166
Capacitância Real Perda
Voltagem (V)
Capacitância Real (pF)
5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5
Perda (pF)
100 kHz
Figura 1. Capacitância e perda dielétrica versus voltagem.
O pico na curva de perda dielétrica em função da freqüência é também uma característica do dispositivo MIS, e sua posição depende sensivelmente da condutividade do semicondutor.
Na Figura 2 mostra curvas de perda dielétrica em função da freqüência obtidas no vácuo e após diferentes tempos de exposição ao ar (com umidade
~40%).
100 101 102 103 104 105 106
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
as prepared tratado 10 min 1,5 horas 4,5 horas 7 horas 4 dias
Frequência (Hz)
Perda (pF)
Cf 0V
Figura 2. Perda vesus freqüência. Exposição ao ar ao longo do tempo.
Conclusões
• A amostra apresenta um comportamento de capacitor MIS;
• É viável a construção do dispositivo MIS com a arquitetura invertida;
• A curva de perda dielétrica em função da freqüência se altera muito pouco com tempo de exposição ao ar, mostrando que o dispositivo é bastante estável.
Agradecimentos
FAPESP, CAPES e CNPq.
___________________
1 Alves, N. Tese de livre docência “Capacitores MIS baseados no poli(3- hexiltiofeno)”. Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente/SP, 2009.
2 MacDonald, J. R., Barsoukov, E., Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment and Applications, 2nd Edition, Editora Wiley, 2005.
