PEDOT:PSS kapı elektrodlu alan-etkili transistörlerde kapı yalıtkanının transistör parametreleri üzerine etkileri

Organik alan-etkili transistörler (OFET'ler) esnek yapıları ve düşük üretim maliyetleri nedeniyle bir elektronik bileşen olarak elektronik devrelerde kullanılmak üzere son dönemde yoğun olarak çalışılmaktadır. OFET'lerde organik yarıiletkenin yanında kapı yalıtkanı da yarıiletken-dielektrik arayüzeyindeki yük taşınımını etkileyen bir etmen olması dolayısıyla çok önemli bir bileşendir. Uygun kapı yalıtkanlarının OFET'e eklenmesiyle transistörlerin performansı ciddi oranlarda yükselebilmektedir. Bu bağlamda, OFET'lerin elektronik parametre değerlerini iyileştirmek için üniversitemiz kimyacıları tarafından sentezlenen ve literatürde çok kullanılan poli(metil-metakıralat) (PMMA)'ya göre mekanik olarak esneklik avantajına sahip organik polimer poli(metilakrilat) (PMA) ince-film halinde ve polimerin jel haline getirilmesi vasıtasıyla jel halinde üretilen transistörlerde kapı yalıtkanı olarak kullanılmıştır. Ayrıca PMA polimerinin orjinal olarak sentezlenen dört adet kopolimeri de (P18, P28, P29 ve P30) polimerizasyon sürecinde metil akrilata (MA) belli oranlarda soya yağı eklenmesiyle elde edilmişdir. İnce-film halinde kaplanan PMA, PMMA'ya göre daha yüksek mobilite ve daha düşük eşik gerilimi (VTH) gibi bir özellik sergilese de akım açma-kapama oranı (ION⁄IOFF) ve eşikaltı salınımı (SS) gibi parametrelerde, yüksek kapı sızıntı akımından (IOFF) dolayı düşük performans göstermiştir. IOFF değerini ve transistörün çalışma voltajını düşürmek adına PMA ve yukarıda bahsedilen kopolimerleri jel haline getirilmiş ve OFET'lerde kapı yalıtkanı olarak kullanılmıştır. Sonuç olarak bu şekilde üretilen transistörlerle hem çalışma voltajlarının düşürülebildiği hem de kopolimerlerdeki polimerleşme sürecinde soya yağı MA oranının arttırılmasıyla jel dielektriklerin bağıl dielektrik katsayılarının düşürülebildiği ve bu sayede OFET'in en önemli parametrelerinden biri olan mobilitenin yükseltilebildiği görülmüştür. Dahası, kapı yalıtkanlarının jel haline getirilip kullanılmasıyla IOFF akımının da azaltılabileceği ispatlanmıştır. Bunların yanında şunu da belirtmek gerekir ki; poli(3,4-etilendioksitiyofen) polistren sülfonat (PEDOT:PSS) organik iletken formulasyonunun kapı elektrodu olarak tasarımlarda kullanılmasıyla cihazların performansının dahada yükselebildiği tespit edilmiştir. Son olarak, yukarıda bahsedilen kapı yalıtkanları ve teknikleri kullanılarak basit ve ucuz yöntemlerle üretilen OFET'lerin elektronik osilatör ve evirici gibi elektronik devrelerinde devre elemanı olarak kullanılma potansiyelinin olduğu söylenebilir.