Zlepšení stability organického elektrochemického tranzistoru omezením vlivu redoxní fronty

Ing. Lukáš MRAČEK

Doctoral thesis

Anotácia:

S objevem vodivých polymerů v 70. letech minulého století se otevřely nové možnosti výzkumu v oblasti organické elektroniky. Později se tyto materiály začaly využívat v kombinaci s tištěnou elektronikou. Právě oblasti tištěné elektroniky je věnován výzkum popsaný v této práci. Oblast tištěné elektroniky je ovšem velice rozsáhlá, a proto bylo veškeré úsilí směřováno pouze na jednu specifickou oblast a to na organický elektrochemický tranzistor. Předložená práce se zaměřuje na konstrukci organického elektrochemického tranzistoru, charakterizaci, zlepšení jeho stability a spínacích charakteristik. V úvodu jsou popsané charakteristiky a vlastnosti organických konjugovaných vodivých polymerů, které umožňují konstruovat řadu elektronických součástek, včetně organického elektrochemického tranzistoru. V následující kapitole je popsán samotný organický elektrochemický tranzistor, je provedeno vymezení vůči ostatním typům organických tranzistorů, popsán princip funkce, uvedeny používané topologie a představeny nejčastěji používané materiály. Část této kapitoly je rovněž věnována aplikacím, ve kterých se lze nejčastěji s organickými elektrochemickými tranzistory setkat. Další kapitola se již věnuje počátečním experimentům prováděných na první a druhé generaci organických elektrochemických tranzistorů, popisu charakterizace a prezentaci prvotních výsledků. Navazující kapitola se již plně věnuje třetí generaci organických elektrochemických tranzistorů. Jednotlivé podkapitoly se věnují postupně vlivu elektrolytu, stabilitě a dalším vhodným materiálům pro organické elektrochemické tranzistory. Výsledkem práce je návrh vhodného materiálového uspořádání, napěťových poměrů pro provozování organického elektrochemického tranzistoru s dostatečnou stabilitou a rychlostí spínání pro aplikace plně tištěného spínacího prvku.

Abstract:

With the discovery of conductive polymers in the 1970s, new opportunities for organic electronics research opened up. Later, these materials began to be used in combination with printed electronics. The field of printed electronics is devoted to the research described in this thesis. However, the field of printed electronics is very extensive, and therefore all effort was spent on one specific area, namely the organic electrochemical transistor. The presented work focuses on the construction of the organic electrochemical transistor, the characterization, the improvement of its stability and switching characteristics. In the introduction are described characteristics and properties of organic conjugated conductive polymers, which allow the construction of a series of electronic components, including an organic electrochemical transistor. It is described the organic electrochemical transistor itself in the following chapter, namely, comparison with other types of organic transistors, description of function principle, topologies and frequently used materials. Part of this chapter is devoted to applications where the organic electrochemical transistors can be used. Next chapter is devoted to the preliminary experiments of the first and second generations of organic electrochemical transistors, the description of basic characteristics and functionality. The next chapter deals with the third generation of organic electrochemical transistors. The individual subchapters deal with electrolyte influence, stability, and other suitable materials for organic electrochemical transistors. The result of this work is the selection of materials and the design of organic electrochemical transistor with high switching ratio, long-time stability, and fast ON-OFF transition. All activities were aimed to get a fully printed stable switching element.

Kľúčové slová

organický elektrochemický tranzistor, poly(3, 4 ethylenedioxythiofen) poly(styrenesulfonat) (PEDOT, PSS), iontová kapalina, spínací prvek

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 1. 2019

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Doc. Ing. Aleš Hamáček, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Doctoral programme / odbor:
Electrical Engineering and Informatics / Electronics