Substrate für die Materialcharakterisierung

Organische Halbleiter sind Schlüsselkomponenten in der organischen Elektronik und Photovoltaik.
Sie werden zur Herstellung von flexiblen elektronischen Geräten und Solarzellen verwendet, die das Sonnenlicht
in Strom umwandeln. Ihre einzigartigen Eigenschaften bieten Vorteile wie Flexibilität und
umweltfreundliche, kostengünstige Herstellung.

Typisch für diese Materialklasse sind Niedertemperaturprozesse und großflächige Abscheidung und Strukturierung mit verschiedenen Beschichtungs- und Druckverfahren. Die aktiven Halbleitermaterialien bestimmen maßgeblich die Leistung des gesamten Systems. Deshalb ist eine einfach zu handhabende und zuverlässige elektronische Charakterisierung dieser Halbleiter eine wesentliche Voraussetzung für Material- und Prozessentwickler.

Das Fraunhofer IPMS bietet standardisierte und kundenspezifische Transistorstrukturen in
Bottom-Gate-Architektur an. Diese Substrate ermöglichen die Charakterisierung von leitenden und halbleitenden Materialien wie organischen Halbleitern für Dünnschicht-Gassensoren. Sie sind sowohl für die Materialentwicklung und -prüfung als auch für die Qualitätskontrolle unerlässlich. Optimale Messergebnisse lassen sich durch Anpassung der Chips in Bezug auf Chipgröße, Design und dielektrische Schichtdicke erzielen.

Die folgenden Eigenschaften sind meist von Interesse:

• Leitfähigkeit
• Mobilität der Ladungsträger
• Durchgangswiderstand
• Stromverhältnis Ein/Aus

Um die Messverfahren von OFET-Substraten zu vereinfachen, hat das Fraunhofer IPMS auch einen Handprober entwickelt. Dieser OFET-Miniprober ermöglicht schnelle und einfache Messungen durch zuverlässige Pad-Kontaktierung.

Chips für organische Feldeffekttransistoren (OFET)

Wenn eine organische Halbleiterschicht auf einem solchen Substrat abgeschieden wird, fungiert die Si-Masse als Gate-Elektrode und steuert den Kanalstrom zwischen den darüber liegenden Goldelektroden. Eine entsprechend dotierte Si-SiO2-Grenzfläche in CMOS-Qualität garantiert einen reproduzierbaren Gate-Kontakt. Goldelektroden mit einer patentierten Unterbeschichtung unterdrücken die Bildung von Injektionsbarrieren zwischen den Goldelektroden und den organischen Stoffen im Transistorkanal. Dies garantiert zuverlässige ohmsche Source-/Drain-Kontakte im OFET selbst bei p-Typ-Halbleitern. Aufgrund der Zuverlässigkeit und der reproduzierbaren Herstellung werden diese Substrate von allen wichtigen Entwicklern organischer Halbleiter auf der ganzen Welt für ein standardisiertes Materialscreening eingesetzt.

Vorteile

• Verschiedene Designs und Kanalgrößen auf einem Chip
• Große Kanallängen möglich
• Verschiedene Ausrichtungen der Transistoren
• Hohe Reproduzierbarkeit und Präzision
• Einstellbare Gate-Oxiddicke
• Niedriger Ableitstrom
• Oberer Torkontakt für einfache Kontaktierung

OFET Miniprober

Einfache Bedienung und schnelle Messungen ohne teure Proberstationen. Bei gegebener Substratgröße, Pad-Raster und Pad-Anordnung in großen Chargen hat das Fraunhofer IPMS einen Miniprober (oben rechts) entwickelt. Er hat zwei elektrische Anschlüsse auf der Vorderseite (Source und Drain) und einen Anschluss auf der Rückseite (Gate) und benötigt keine Proberstation, Sampler oder Manipulatorstifte. Eine zuverlässige Verbindung wird über Kontaktpads hergestellt, die nur 0,5 × 0,5 mm² groß sind. Maßgeschneiderte Versionen des Miniprobers, die die Anordnung der Verbindungen, die Position und die Anzahl der Pads variieren, sind möglich. Dadurch eignet sich der Miniprober nicht nur für OFETs, sondern auch für andere Anwendungen. Die Signale werden über BNC- oder Triax-Kabel an das Messgerät übertragen.

Vorteile

• Kein Sondierungssystem erforderlich
• Einfache Handhabung des DUT
• Stabile und sichere Verbindung
• Andere Chipgrößen oder Pad-Anordnungen möglich