Surface microscopy techniques for organic devices - A study of surface potentials

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2024-08-19

Department

Major/Subject

Photonics and Nanotechnology

Mcode

ELEC3052

Degree programme

Master’s Programme in Electronics and Nanotechnology (TS2013)

Language

en

Pages

44

Series

Abstract

When designing high-performance organic electronic devices, numerous parameters need to be considered and optimized. One such parameter is the surface potential and work function of a material, which can be measured using Kelvin probe force microscopy (KPFM). This thesis uses amplitude modulated KPFM to study the surface potentials of an organic field-effect transistor (OFET) that uses C8BTBT as the organic semiconductor material for the channel. In this thesis I find an average potential difference between the electrode (Ag) and the channel (C8BTBT) to be 667 mV. However, the surface potential difference varies throughout the potential image. This varying potential has a gradual trend and abrupt changes, which is speculated to be a result of the semi-automated atomic force microscopy (AFM) imaging that is used in amplitude modulated KPFM.

Suorituskykyisten orgaanisten elektroniikkalaitteiden suunnitteluun on pystyttävä optimoimaan monia eri parametrejä. Yksi näistä parametreistä on materiaalien sähköinen pintavarus, jota pystytään mittaamaan käyttämällä KPFM (Kelvin probe force microscopy) laitetta. Tässä työssä tutkimme orgaanisen kanavatransistorin kanavan pintavarauksia käyttämällä AM-KPFM (amplitude modulated Kelvin probe force microscopy) mittausta. Mitattavan kanavatransistorin kanava koostuu orgaanisesta materiaalista (C8BTBT). Tämän työn tuloksista saamme elektrodin (Ag) ja transistorikanavan pintavarauksien keskimääräiseksi potentiaalieroksi 667 mV. Tuloksista kuitenkin huomataan, että potentiaaliero vaihtelee suuresti potentiaalimittauksien aikana. Tässä työssä tutkin näitä potentiaalierojen vaihteluita ja spekuloin, että syynä on todennäköisesti AM-KPFM mittauksessa käytettävä puoliautomaattinen AFM (atomic force microscopy) mittaus.

Description

Supervisor

Soldano, Caterina

Thesis advisor

Raju, Ramesh

Keywords

Kelvin probe force microscopy, organic field-effect transistor, surface potential, contact potential difference, amplitude modulation, C8BTBT

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202408255759

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC