مطالعه ویژگی های الکتریکی نانوکامپوزیت های هیبریدی NiO/PVCبه عنوان گیت دی الکتریک ترانزیستور

نویسندگان

دانشگاه مازندران

چکیده

در سال های اخیر ضخامت گیت دی اکسید سیلیکون در تکنولوژی CMOSبه کمتر از دو نانومتر رسیده است. این تمایل بی سابقه به کوچککردن ترانزیستور ها، علاوه بر مزایای فراوان تکنولوژیکی، مشکلاتیهمچون افزایش تونل زنی کوانتومی، افزایش جریان نشتی و نفوذ اتمبور از گیت دی الکتریک فرانازک را به همراه داشته است مواد نانوکامپوزیت هیبریدی آلی به خاطر ویژگی های خوب الکتریکی همچون جریان نشتی پایین و ثابتدی الکتریک بالا به عنوان جایگزین مناسب برای گیت دی الکتریکترانزیستورهای اثر میدانی آلی پیشنهاد شده اند خواص نانوساختاری و الکتریکی نانوکامپوزیت هیبریدی پلی وینیلکلرید و اکسید نیکل را با مقادیر مختلف از ماده ی آلی، دردمای ] 1 [ . اخیرا_ غیر آلی، شامل اکسید های فلزی،] - 2 4 .[ در این مقاله08 درجه سانتی گراد، به روش سل ژل، سنتز نمودیم. در این –آزمایش ها، نسبت درصد وزنی ماده ی آلی به اکسید نیکل 10588 و 10258و 10125 بوده است )در تمام مقاله غلظت ها به ترتیب با علامت های I ،II ویژگی های نانوساختاری نمونه ها را با تکنیک های پراش اشعه یایکس نیروی اتمیهایی از نانوپودرهیبریدی با استفاده از دستگاه ، III نشان داده شده اند.() XRD (، طیف سنجی مادون قرمزتبدیل فوریه) FTIR ( و میکروسکوپ) AFM ( بررسی نمودیم. برای توصیف خواص الکتریکی، قرصNiO/PVC تهیه و به محاسبه ی ظرفیت خازنGPS 132 A پرداخته و ثا بت دی الکتریک آن ها2را محاسبه کردیم. با استفاده از تحلیل داده های تجربی و را بطهپل فرانکل که میزان جریان نشتی را بر حسب ثابت دی الکتریک تعیین -می کند، دریافتیم که نمونه دمای بالاتر، چینش سطحی ذرات بهتر و همچنین زبری سطح کمتر و در نتیجهدارای جریان نشتی کمتر می باشد. از این رو می تواند به عنوان یکماده ی دی الکتریک مناسب برای ادوات آتی ترانزیستور اثر میدانیآلی NiO/PVC با درصد وزنی 10258 که در08 درجه سانتی گراد سنتز شده است دارای ثابت دی الکتریک(OFET) معرفی گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and study of electrical properties NiO/PVC nanohybride composites as a gate dielectric for OFET transistor

نویسندگان [English]

  • Amir Hayati
  • Ali Bahari
چکیده [English]

In this paper the NiO/PVC nanohybride composites with different concentration of organic matter have been synthesized with sol-gel method in the 80°C. Nanocrystallites phases, crystallinity and electrical properties were characterized with using X-ray diffraction (XRD), Fourier transfer infrared radiation (FTIR) and Atomic force microscopy (AFM) techniques. Electrical property characterization was also performed with prepared a wafer of NiO/PVC nanopowder and calculated the dielectric constant by application of GPS 132 A. The obtained3results indicated that the NiO/PVC sample with weight rate 1:250 has higher dielectric constant, better morphology, less roughness surface, less leakage current, and can be used as a good gate dielectric for the future of OFET (Organic Field Effect Transistor) devices.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano hybride compositesol
  • Gel method
  • OFET
[1]     S.M. Sze; “Semiconductor Devices: Physics and Technology”; 3rd

edition, Wiley, New York (1985) 139.

[2]   J.L. Almaral-Sa´ncheza, E. Rubio, A. Mendoza- Galva´na, R. Ramı´rez- Bon; “Red colored transparent PMMA- SiO2 hybrid films”; Journal of Physics Chemistry Solids 66 (2005) 1660-1667.

[3]     N. Gang, Y. Wu1, B. Lili, G. Hao, Z. Wenhao and G. Jinzhang “Preparation of Ps/SiO2 nanocomposites by surface-initiated nitroxide- mediated radical poly-merization”; Chinese Science Bulletin 51, No. 13 (2006) 1644-1647.

[4]    A. Fidalgo and L. Ilharco; “The defect structure of sol- gel derived silica/polytetrahydrofuran hybride films by FTIR”; Journal of Non-Crystal Solids 283, No. 1 (2001) 144-154.

[5]    A. Bahari, P. Morgen and K. Pederson; “Growth of ultrathin silicon nitride on Si (111) at low temperature”, Phys Rev B 72, No. 20 (2005) 205323.

[6]  A. Bahari, U. Robenhagen, P. Morgen, and Z.S. Li; “Growth of a stacked Silicon Nitride/Silicon Oxide Dielectric on Si(100)”; Journal of Vacuum Science and Technology B 24 (2005) 2119-23.

[7]    P.R. Giri; “Atom capture by nanotube and scaling anomaly”, Int. J. Theor. Phys. 47, No. 6 (2008) 1776-1783.

[8]   M. Wu, Y.I. Alivov and H. Morkoc; “High –k dielectrics and advanced channel concepts for Si MOSFET”; J. Mater. Sci: Mate. Electron 19, No. 6 (2008) 915-951.

[9]    G.D. Wilk, R.M. Wallace and J.M. Anthony; “High-k gate dielectric current status and material properties considerations”; J. Appl. Phys. 89, No. 10 (2001) 5243-5275.

[10]   H. Wu, Zhao, Y and M.H. White; “Quantum mechanical modeling of MOSFET gate leakage for high –k gate dielectric”; Solid –State Electron 50, No. 6 (2006) 1164-69.

[11]   M. Zaharescu; “Correlation between the method of preparation and the properties of sol-gel HfO2 thin films”; J. Non –Crystalline solids 354, No. 6 (2008) 409-415.

[12]   S. Dell; “Structural Characterization of SiO2 and Al2O3 Zener-Pinned Nanocrystalline TiO2 by NMR, XRD and Electron Microscopy”; Journal of Physics and Chemistry 111, No. 37 (2007) 13740-13746.

[13]      A. Chin; “High quality La2O3 and Al2O3 gate dielectrics with equivalent oxide thickness 5-10 A°”; Symposia VLSI Technology and Technology Digest 16 (2010) 17-24.

[14]    S. Zafar, A. Kumar, E. Gusev and E. Cartier; “Threshold voltage instabilities in high-k gate dielectric stacks”, IEEE Trans; Device Mater. Reliab. 5, No. 1 (2005) 45-64.

[15]    N. Hirashima, M. Nakamura, M. Iizuka, and K. Kudo; “Fabrication of Organic Vertical-Type Field Effect Transistors Using Polystyrene Spheres as Evaporation Mask”; Super-Functionality Organic Devices 6 (2010) 158-160.

[16]   A.L. Deman and J. Tardy; “PMMA-Ta2O5 bilayer gate dielectric for low operating voltage organics FETs”; Organic Electronics 6, No. 2 (2005) 55-104.

[17]     A. Bahari and M. Jamali; “Organic Thin Film Transistors with Polyvinylpyrrolidone/Nickel Oxiide Sol-Gel Derived Nanocomposite Insulator”; Journal of Nanostructures 2, No. 5 (2012) 313-316.

[18]   M. Alagiri, S. Ponnusamy and C. Muthamizhchelvan; “Synthesis and characterization of NiO nanoparticles by sol-gel method”; J. Matter. Sci. Matter. Electron 23, No. 14 (2012) 728-737.

[19]  G. Broaza, K. Piszczek, K. Schulte and T. Sterzynski; “Nanocomposites of Polyvinyle chloride with CNT”; Composites Sci. and Technol. 67, No.5 (2007) 890-894.

[20]     R.O. Ponce, A. Facchetti and T.J. Marks; “High-k Organic and Hybrid Dielectrics for Low- Voltage Organic field- Effect Transistors”; Chem. Rev 110, No. 1 (2010) 205-239.

[21]    X. Wei, G. Fu, H. Zhong, Li. Xie, Jin. Xiao, Y. Xie, Y. Wang, Z. Zhang, Y. Yang, H. Wu; “Electro deposition of Nickel Hydroxide Films on Nickel Foil and Its Electrochemical Performances for Supercapacitor”; International Journal of Electrochemical Science 4, No. 1 (2009) 1052 – 1062.

[22]    S. Dibenedetto, A. Facchetti, M. Ratner and T.J. Marks; “Charge Conduction and Breakdown Mechanisms in Self-Assemled Nanodielec- trics”; J. Am. Chem. Soc. 131, No. 20 (2009) 7158-7168.