Feldeffekttransistoren aus nanopartikulärem Zinkoxid

Um druckbare elektrische Schaltungen herzustellen, wird ein flüssiges Ausgangsmaterial benötigt, das bei niedrigen Temperaturen zu halbleitenden Dünnschichten verarbeitet werden kann. Als ein möglicher Kandidat gelten anorganische nanopartikuläre Halbleiterdispersionen, da sie die Vorteile der anorganischen Halbleiter, wie atmosphärische Stabilität und hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten, mit den günstigen Produktionsverfahren der Drucktechnik verbinden. In dieser Arbeit wurden Zinkoxid Nanopartikel in einem Modellprozess zu einer aktiven Halbleiterschicht in funktionsfähigen Feldeffekttransistoren mit einer Feldeffekt-Beweglichkeit von 2·10^-3 cm^2/Vs verarbeitet. Als wesentliche Eigenschaften, welche die Schaltgeschwindigkeit und das An-/Aus-Verhältnis der Transistoren bestimmen, wurden Grenzschichtrauheit, der interpartikuläre Widerstand und die ZnO Oberflächendefekte identifiziert und gezielt verändert, um deren Beeinflussung über den Herstellungsprozess zu studieren. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass der Stabilisator und sein Anteil in der Dispersion und in der Dünnschicht, die relevanten Eigenschaften des FET hauptsächlich verändern. Der Stabilisator wirkt nicht nur auf die Agglomeratgrößenverteilung in der Dispersion, sondern auch auf die thermische Ladungsträgerkonzentration in der halbleitenden Dünnschicht. Für die Optimierung der Halbleiterschicht zur Verwendung in Feldeffekttransistoren wurde ein Stabilisator vorgeschlagen, der neben einer guten Leitfähigkeit eine starke chemische Wechselwirkung mit den Zinkvalenzen in der ZnO Partikeloberfläche aufweist. Dieser erhöht nicht nur die FET-Beweglichkeit und das An-/Aus-Verhältnis, sondern auch die atmosphärische Stabilität der nanopartikulären ZnO Dünnschichten