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Bibliographic Metadata

Title
ZnO thin-film transistors for cost-efficient flexible electronics / von Fábio Fedrizzi Vidor, M.Sc. ; Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Hilleringmann, zweiter Gutacher: Prof. Dr.-Ing. Gilson Inácio Wirth
AuthorVidor, Fábio Fedrizzi
ParticipantsHilleringmann, Ulrich ; Wirth, Gilson Inácio
PublishedPaderborn, 2017 ;
Edition
Elektronische Ressource
Description1 Online-Ressource (XVI, 242 Seiten) : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteUniversität Paderborn, Univ., Dissertation, 2017
Annotation
Tag der Verteidigung: 07.03.2017
Defended on2017-03-07
LanguageEnglish ; German
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-27816 
DOI10.17619/UNIPB/1-37 
Files
ZnO thin-film transistors for cost-efficient flexible electronics [20.59 mb]
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Classification
Abstract (German)

Flexible und transparente elektronische Schaltungen ermöglichen eine Integration von innovativen und kostengünstigen Produkten in einem breiten Anwendungsspektrum, z. B. von flexiblen und transparenten Displays für tragbare Elektronikprodukte bis hin zu RFID Funketiketten, entwickelt für Sensornetzwerke im Bereich des Gesundheitssektors. Hierbei sind Dünnschichttransistoren (TFTs) die Schlüsselelemente zur Steuerung des Stromflusses in den Bauelementen. Ferner erscheinen hybride Systeme, zum einen aus hochfrequenten Siliziumtransistoren für die Datenverarbeitung, zum anderen aus Dünnschichttransistoren zur Erhöhung der Interaktivität mit dem Nutzer, profitabel, da sie in Synergie die Vorteile beider Technologiezweige vereinen. Während dieser Arbeit wurden TFTs auf ZnO-Basis für die flexible und transparente Elektronik integriert und charakterisiert. Der Herstellungsprozess war auf kostengünstige Methoden, die eine Kompatibilität mit großflächigen flexiblen Substraten aufweisen, beschränkt. Aus diesem Grund wurden hauptsächlich lösungsmittelbasierende Verfahren verwendet. Für den aktiven Halbleiter wurden Präkursoren und Dispersionen, die ZnONanostrukturen enthalten, bewertet. Hierbei zeigten die Dispersionen neben ihrer besseren Kompatibilität mit den Integrationsprozessen eine höhere Leistungsfähigkeit und Beständigkeit. Als Gate-Dielektrikum wurden Poly(4-vinylphenol) sowie ein high-k Nanokompositlack eingesetzt. Die TFTs wurden sowohl im inverted staggered als auch im inverted coplanar Aufbau strukturiert. Einerseits weisen die inverted staggered Strukturen eine größere Kontaktfläche zwischen den Drain/Source Elektroden und der aktiven Halbeiterschicht und damit eine verbesserte Ladungsträgerinjektion auf.

Abstract (English)

Flexible and transparent electronics enable the integration of innovative cost-efficient products. One of the outstanding aspects of this technology is its wide range of applications; from flexible and transparent displays to wearable electronics and RFID (radio-frequency identification) tags for sensor networks employed, for instance, in health monitoring systems. In this area, thin-film transistors (TFTs) are the key elements which drivethe electrical currents in the devices. Conjointly, hybrid systems, combining high performance silicon-based transistors for data processing and thin-film transistors for enhanced user interactivity, emerge profiting from the synergy of both technologies. In this study, ZnO-based TFTs for flexible and transparent electronics were integrated and characterized. The fabrication processes were limited to cost-efficient and low-temperature methods compatible to large area flexible substrates; therefore, solution-based techniques were primary applied. For the active semiconductor, ZnO precursors and dispersions containing nanostructures of the material were evaluated; the latter depicting better compatibility with the integration process as well as higher performance and reliability. As gate dielectric, poly(4-vinylphenol) (PVP) and a high-k nanocomposite were employed. The transistors were structured in both inverted staggered and inverted coplanar setups. On the one hand, the staggered structures depict larger contact area between the drain/source electrodes and the active semiconducting layer, hence higher charge carrier injection. On the other hand, their coplanar counterparts profit from the late semiconductor deposition, which enables an effective analysis of the instabilities concerning the transistor. To investigate the performance metrics and reliability issues, an extensive characterization of the transistors was performed.

License
CC-BY-NC-SA-License (4.0)Creative Commons Attribution - NonCommercial - ShareAlike 4.0 International License