Yüksek Lisans Tezleri
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/20.500.12573/5799
Browse
2 results
Search Results
Master Thesis Solüsyondan Proses Edilebilir Çubuk Yapısında Moleküler Yarı İletkenler ve Alan Etkili Transistör Uygulamaları(Abdullah Gül Üniversitesi, 2018) DENEME, İBRAHİM; Deneme, İbrahim; Usta, HakanYeni n-tipi yarı iletkenlerin yapısal dizaynı ve sentetik olarak geliştirilmesi yük taşıma mekanizmasının temellerinin anlaşılması noktasında bilimsel ve teknolojik alanlarda önemli derecede ilgi uyandırmıştır. Son yıllarda literatürde mevcut çok sayıda n-tipi yarı iletken olmasına rağmen, solüsyondan proses edilebilen ve havada kararlı n-tipi yarı-iletken malzeme sayısı oldukça sınırlıdır. Burada biz, indeno[1,2-b]floren ve (triizopropilsilil)etinil tabanlı, 6,12-pozisyonlarında disiyanovinilen ve 2,8-pozisyonlarında ise karbonil fonksiyonel grupları içeren iki yeni moleküler yarı-iletkenlerin dizaynı, sentezi, tek kristal yapıları, optoelektronik özellikleri, çözelti ile proses edilmiş ince-film morfolojilerini/mikroyapılarını ve organik alan etkili transistör uygulamalarını ortaya koyduk. Elektron çekici karbonil, disiyanovinilen ve (triizopropilsilil)etinil gruplarının indeno[1,2-b]floren π-merkezine dahil edilmesi, tamamen akseptör tipinde π-konjuge yapının oluşmasına sebep olmaktadır. Söz konusu yeni moleküller, 2,8- (triizopropilsilil)etinil-indeno[1,2-b]floren-6,12-dion (TIPS-IFDK) ve 2,8-(triizopropilsilil)etinil-indeno[1,2-b]floren-6,12-bis(disiyanoviinilen) (TIPS-IFDM)'dir. Yeni bileşiklerin HOMO/LUMO enerjileri sırasıyla TIPS-IFDK için -5.77 / -3.65 eV ve TIPS-IFDM için -5.84 / -4.18 eV'dir. Daha önce geliştirilen donör-akseptör tipi indenofluorenler ile kıyaslandığında tamamen akseptör yapıda π-konjuge sisteme sahip oldukları için yeni moleküllerin optik bant aralıklarında artış gözlemlenmiştir. (TIPS-IFDK için 2.12 eV ve TIPS-IFDM için 1.66 eV) TIPS-IFDK ve TIPS-IFDM yarı-iletkenlerinin katı-hal düzenlemeleri ve moleküller arası π-π etkileşimleri, tek kristal X-ray difraksiyon (XRD) analizi ile incelenmiştir. Söz konusu yarı-iletkenler katı halde 1-D kolon yapısı ortaya koymuştur. Bu tez kapsamında geliştirilen TIPS-IFDM yarı-iletkeni kullanılarak, solüsyon-makaslama (solution-shearing) yöntemi ile alt kapı/üst temas organik alan etkili transistörler üretilmiştir. Havada son derece kararlı olan söz konusu transistörler n-tipi yük taşıma karakterinde olup, 0.02 cm2/Vs elektron hareketliliği, 107 Ion/Ioff oranı sergilemiştir. Buna rağmen bu tez kapsamında geliştirilen diğer molekül TIPS-IFDK, TIPS-IFDM ile kıyaslandığında 103 kat daha az elektron hareketliliği ortaya koymuştur. Bu durum TIPS-IFDK molekülünün zayıf π-π etkileşimleri ve ince-film fazında zayıf kristal yapısından kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla TIPS-IFDK tabanlı OFET'ler havada kararlı değildir. (trialkilsilil)etinil grubunun HOMO/LUMO orbitalleri üzerindeki elektronik etkileri DFT hesaplamaları ile ortaya çıkarıldı. Bildiğimiz kadarıyla, TIPS-IFDM, uzun moleküler eksen (x) boyunca (trialkilsilil) etinil gruplarıyla fonksiyonel hale getirilmiş, çözücüde proses edilebilen, havada kararlı, n-tipi moleküler yarı iletkenlerin ilk örneğidir. Elde ettiğimiz sonuçlar, havada kararlı n-tipi organik alan etkili transistörler ve çeşitli organik optoelektronik teknoloji uygulamaları için kolay sentezlenebilir, solüsyondan proses edilebilir yeni molekülerin nasıl dizayn edileceği noktasında önemli bilgiler vermektedir. Bu alanlarda ilerde yapılacak araştırmalara ışık tutmaktadır.Master Thesis Ofet'ler için Havada Kararlı ve Çözücüde İşlenebilen N-tipi ve Ambipolar Küçük Moleküllerin Dizaynı, Sentezi ve Karakterizasyonu(Abdullah Gül Üniversitesi, 2016) ÖZDEMİR, RESUL; Özdemir, Resul; Usta, HakanYeni ambipolar ve n-tipi yarı iletkenlerin dizaynı ve geliştirilmesi organik alan etkili transistörler (OFETs) ve bütünleyici entegre devreler (CMOS) gibi farklı ileri optoelektronik teknolojiler için son derece önemlidir. Bugüne kadar literatürde çok sayıda ambipolar ve n-tipi polimerik yarı iletken ile karşılaşılmasına rağmen, havada kararlılık ve çözücüden proses edilebilme özelliklerine sahip yüksek cihaz performansı gösterebilen küçük moleküllere rastlanmamıştır. Bu tezin ilk bölümünde, ambipolarlık için yeterli moleküler enerji seviyelerine sahip, çok düşük band aralıklı (1.21-1.65 eV) iki yeni küçük molekül (2OD-TTIFDK ve 2OD-TTIFDM) tasarlanmış, sentezlenmiş ve yapıları aydınlatılmıştır. 2OD-TTIFDM molekülü kullanılarak çözücüden kesme (solution-shearing) yöntemi ile üretilen alt kapı üst temas organik alan etkili transistör, 0.13 cm2/V·s elektron, 0.01 cm2/V·s boşluk (hole) hareketliliği ve ~103-104 Ion/Ioff oranı ile havada son derece kararlı ambipolar cihaz performansı ortaya koymuştur. Diğer taraftan 2OD-TTIFDK molekülü tabanlı OFET ise, vakum altında 0.02 cm2/V·s elektron ve 0.01 cm2/V·s boşluk hareketliliği ile son derece dengeli (μe/μh ~ 2) ambipolarite ve ~105-106 Ion/Ioff oranı sergilemiştir. Ayrıca söz konusu yarı iletkenler kullanılarak 80V a kadar yüksek gerilim kazancı gösteren bütünleyici dönüştürücülere benzer devreler (CMOS-like inverter circuit) üretilmiştir. Elde edilen sonuçlarla, ambipolar yarı iletkenlerin havada kararlılığının hacimsel π-omurga yapısından çok moleküler orbital enerji seviyelerine bağlı olduğu ortaya çıkarılmıştır. Bu malzemeler, yük taşıma, dönüştürücü özellikleri ve proses açısından bakıldığında literatürde yer alan en iyi performansa sahip ambipolar yarı iletkenler arasında kendine yer bulmaktadır. Bu sonuçlar, çözücüde proses edilebilen ve havada kararlılık gösteren çok düşük band aralıklı ambipolar küçük moleküllerin farklı optoelektronik uygulamalar için tasarlanması konusunda büyük önem arz etmektedir. Bu tezin ikinci bölümünde ise, çözücüde proses edilebilen havada kararlı sıvı kristal yeni n-tipi organik yarı iletken (α,ω-2OD-TIFDMT) tasarlanmış, sentezlenmiş ve yapısı aydınlatılmıştır. Yeni yarı iletkenin düşük LUMO enerji seviyesine (-4.19 eV) ve dar optik band aralığına (1.35 eV) sahiptir. 139 °C ile 232 °C (izotropik erime noktası) arasındaki geniş sıcaklık bölgesinde tipik yelpaze şeklinde yapıya sahip hegzagonal sıvı kristal faz gözlemlenmiştir. Yarı iletken ince-film, döndürme kaplama yöntemi ile elde edilmiştir. Bu filmlerde, birbirleriyle yüksek derecede bağlantılı, büyük boyutlu (~0.5-1 µm) plaka formunda kristaller gözlemlenmiştir. Dielektrik yüzeyde molekülün kenarı üzerinde (edge-on) yönelme göstermesinin, dielektrik yarı iletken ara yüzü boyunca yük taşınımına olumlu yansıdığı tespit edilmiştir. Söz konusu yarı-iletkenden döndürme kaplama yöntemi ve düşük sıcaklıklarda tavlama (Tannealing = 50 °C) ile alt kapı üst temas organik alan etkili transistör üretilmiştir. Havada son derece kararlı olan bu cihaz ile maksimum 0.11 cm2/V·s elektron hareketliliği, 107-108 Ion/Ioff oranı elde edilmiştir. Bu durum, yüksek sıcaklık da tavlanan β-DD-TIFDMT yarı iletkeni ile kıyaslandığında OFET yük hareketliliğinin 100 kat arttığını göstermektedir. Yeni yarı iletkendeki alkil zincirlerinin pozisyonu ve dallanmış olması, D-A-D π-merkezin düzlemselliğine müthiş katkı yaparken organik çözücülerdeki çözünürlüğü korumuştur. Bu sayede daha iyi OFET performansı sergilenmesi için uygun optoelektronik ve fizikokimyasal özellikler yapıya kazandırılmıştır. Sıvı kristal fazda yapılan tavlama sonrası, elektron hareketliliğinin 10000 kat azaldığı tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, yeni n-tipi küçük yarı iletken molekülün, esnek plastik altlıklar ile OFET uygulamalarında kullanımının umut vadettiğini göstermektedir.