Advanced Modeling and Characterization of Organic Crystalline Transistors for Enhanced and Consistent Performance

Trotz signifikanter Fortschritte im Bereich der organischen Elektronik fehlt immer noch ein vollständiges und gründliches theoretisches Verständnis für ihre Funktionsweise. Diese Arbeit zielt darauf ab, das Verständnis der zugrunde liegenden Physik von organischen Feldeffekttransistoren (OFETs) durch analytische Modellierung, numerische Simulation und experimentelle Validierung zu vertiefen. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf Leistungsverbesserungen durch die Metall-Halbleiterkontakte und dem Einfluss von Fallenzuständen. Weiterhin zeigt die Arbeit präsentiert eine Methodik für die zuverlässige Extraktion des Kontaktwiderstands von OFETs unter Verwendung konventioneller Extraktionsmethoden, die ursprünglich für siliziumbasierte Transistoren entwickelt wurden. Es wird eine Benchmarking-Strategie vorgeschlagen,
die eine vergleichende Studie verschiedener Extraktionstechniken umfasst, um die präzisesten Ergebnisse zu gewährleisten.

Die Arbeit untersucht experimentell nachgewiesene Leistungssteigerungen von OFETs durch Kontaktengineering mittels oxidierter Metallelektroden. Theoretische Analysen werden durchgeführt, um die Ursachen der beobachteten Leistungssteigerung zu identifizieren und wertvolle Einblicke in die zugrunde liegende Physik des Kontaktengineerings und dessen Auswirkungen auf die Leistung von OFETs zu gewinnen.

Darüber hinaus untersucht die Arbeit den Einfluss von Fallenzuständen auf die Hochfrequenz-Transistoreigenschaften und zeigt innovative Methoden zur Charakterisierung der Fallenzustände auf. Durch den Einsatz von TCAD-Simulationen wird eine umfassende Studie der internen Größen von organischen Transistoren durchgeführt. Die Studie stellt einen wichtigen Schritt zur Entwicklung eines physikbasierten Kompaktmodells für OFETs dar, das die wesentliche Physik des Transistors erfassen kann.

Insgesamt bietet diese Arbeit umfassende Leitlinien für die Parameterextraktion und Leistungsverbesserung von OFETs. Sie leistet bedeutende Beiträge
zum Verständnis ihrer zugrunde liegenden Physik und legt den Grundstein für die Entwicklung von physikbasierten Kompaktmodellen für OFETs, die das Potenzial haben, das Feld der organischen Elektronik zu revolutionieren.