PEEM und Kelvin-AFM-Untersuchungen an dielektrischen Schichten für organische Feldeffekttransistoren

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Im Projektvorschlag wird zunächst eine methodische Entwicklung der spektroskopischen Charakterisierung von Grenzflächen in OFET-Schichtfolgen durchgeführt. Dabei stehen die Einflüsse der Rauhigkeit und der Reaktivität im Mittelpunkt. Nach erfolgter Charakterisierung erfolgt an somit wohldefinierten Proben ein Vergleich zweier Methoden, die beide eine Abbildung von Potentialgradienten innerhalb des Kanals (zwischen der Source- und der Drain- elektrode) ermöglichen (Mikrokelvinmethode und PEEM). AFM und PES werden eingesetzt, um die Grenzflächen zu charakterisieren, die im Aufbau von OFET- Schichtfolgen auftreten. An der Grenzfläche zwischen dem Halbleiter-Material und dem Dielektrikum wird die Rauhigkeit als Folge der Herstellungsparameter überprüft mit AFM-Messungen. Die beobachteten Rauhigkeiten werden mit den Herstellungsparametern korreliert. Ziel ist es, möglichst glatte Oberflächen zu erreichen, um den Einfluss der Rauhigkeit der Grenzflächen auf die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente zu bestimmen und letztere zu optimieren. Ein Ziel ist auch herauszufinden, inwieweit die Rauhigkeit und die Reaktivität Grenzen vorgeben für die charakteristischen elektrischen Kenndaten (Beweglichkeit, Sättigungsstrom, Durchgriff) der all-polymer Bauelemente. Es ist zu bestimmen, ob durch die vorgegebenen Prozessschritte eine Begrenzung der performance erfolgt. Mit PES wird die chemische Stabilität an der Grenzfläche kontrolliert. Durch variable Austrittstiefen können diese Untersuchungen auch an verborgenen Grenzflächen durchgeführt werden, solange die Schichtdicken der Isolationsschichten kleiner als 2nm sind. Nach erfolgreicher Optimierung der Materialien und der Präparationsbedingungen kann die Potential-Verteilung zwischen der Source und der Drain Elektrode über Source-Drain Kanal mit der Mikrokelvinmethode und PEEM abgebildet werden.