Mikroelektronikschaltungen aus gedruckten Polymeren:
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Erlangen
Lehrstuhl für Mikrocharakterisierung, Friedrich-Alexander-Univ.
2003
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PHYSIK MIKROSTRUKTURIERTER HALBLEITER 29
Bibliographische Information der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen
Nationalbibliographie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über
http://dnb ddb de abrufbar
ISBN 3-932392- 42 - 6
ISSN 1434 - 2073
Verlag: Lehrstuhl für Mikrocharakterisierung
Friedrich-Alexander-Universität
Dr T Marek
Cauerstr 6; 91058 Erlangen
Druck: Grüner Druck GmbH
Sonnenstr 23b; 91058 Erlangen
Dieses Werk und alte seine Teile sind urheberrechtlich geschützt Nachdruck,
Vervielfältigung des Werkes in jeder Form, ganz oder teilweise, auf Papier, Film, Daten-
oder Tonträger usw sind ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar
■r
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1 1 Mikroelektronikschaltungen aus gedruckten Polymeren 1
1 2 Technischer Stand 2
1 3 Inhalt dieser Arbeit 5
2 Mikroelektronikbauelemente aus Polymeren 7
2 1 Polymere Materialien 8
211 Physikalische Eigenschaften 8
212 Isolatoren 11
213 Halbleiter 11
214 Leiter 12
2 2 Grundlagen des polymeren Feldeffekttransistors 12
221 Struktur 13
222 Funktionsweise und Bänderschema 14
223 Stromgleichungen • 16
224 Charakterisierung 17
225 Konventionelle Herstellungsmethode 20
2 3 Polymere Referenzproben 21
231 Kennlinienfelder 22
232 Ausbeute 24
233 Kriterien für das Auftreten des Feldeffektes 26
3 Physik des Drückens 29
3 1 Rheologische Eigenschaften 30
311 Viskosität 30
l
INHALTSVERZEICHNIS
312 Oberflächenenergie 31
3 2 Drucktechnologien 36
321 Übersicht über konventionelle Verfahren 36
322 Verdruckbarkeit löslicher Funktionalpolymere 40
3 3 Getestete Druckverfahren 42
331 Indirekter Tiefdruck 43
332 Siebdruck 49
333 Rakeltechnik 53
4 Funktionsweise gedruckter Feldeffekttransistoren 55
4 1 Substrat 56
411 Grundlagen 56
412 Resultate 57
4 2 Drain/Source-Elektroden 58
421 Grundlagen 58
422 Direktes Drucken von D/S Elektroden 62
423 Indirektes Drucken von D/S Elektroden 66
424 Serienwiderstände in polymeren Leiterbahnen 72
425 Grenzen für die Herstellung kleiner Kanallängen 73
426 Zusammmenfassung 75
4 3 Halbleiterschicht 76
431 Grundlagen 76
432 Einfluss von Modifizierungen auf die Beweglichkeit 77
433 Aufbringen dünner Halbleiterschichten 81
434 Zusammenfassung 84
4 4 Isolator 84
441 Grundlagen ' 85
442 Direktes Verdrucken des Isolators 86
443 Aufbringen dünner Isolatorschichten 88
444 Zusammenfassung 93
4 5 Gate-Elektrode t 93
451 Grundlagen * 93
452 Gedruckte Gate-Elektroden 94
453 Zusammenfassung 97
4 6 Gedruckte polymere Feldeffekttransistoren 98
INHALTSVERZEICHNIS iü
461 Herstellung 98
462 Elektrische Messungen 100
463 Zusammenfassung 104
5 Das Drucken integrierter Logikschaltungen 107
5 1 Vertikale Durchkontaktierungen 108
5 2 Realisierung logikfähiger Schaltungen 111
521 Layout 111
522 Elektrische Charakterisierung 113
5 3 Gedruckte Ringoszillatorschaltungen 116
531 Layout 117
532 Logikfähigkeit der Spannungsinverter 118
533 Elektrische Charakterisierung 120
534 Diskussion und Ausblick 120
6 Zusammenfassung und Ausblick 125
A Materialeigenschaften 127
A l Physikalische Eigenschaften der Materialien 127
A 2 Physikalische Eigenschaften der Lösemittel 128
B Strukturformeln der Polymere 129
C Dickenvariation des Halbleiters 133
D Übersicht - PFETs 137
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