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Título: Fabricação de transistores eletroquímicos orgânicos
Título(s) alternativo(s): Fabrication of organic electrochemical transistors
Autor(es): Debus, Mateus
Orientador(es): Schneider, Ricardo
Palavras-chave: Microeletrônica
Polímeros condutores
Transistores
Microelectronics
Conducting polymers
Transistors
Data do documento: 11-Dez-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: DEBUS, Mateus. Fabricação de transistores eletroquímicos orgânicos. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2020.
Resumo: Este trabalho teve como objetivo fabricar e caracterizar transistores eletroquímicos orgânicos. Os contatos elétricos dreno e fonte foram construídos utilizando a técnica sputtering , para a formação de eletrodos de ouro (Au), e fotolitografia, para os eletrodos de óxido de índio dopado com estanho. O polímero orgânico poli(3,4 etilenodioxitiofeno):poli(estireno sulfonato) formou a cama da ativa e um pélete de Ag/AgCl foi usado como gate . As caracterizações elétricas realizadas avaliaram parâmetros como o material dos eletrodos, geometria do canal (razão W/L igual a 240, 300, 400 e 600) e diferentes concentrações de NaCl em água deionizada. Também ocorreram testes com ureia em soluções lácteas diluídas em água deionizada (1:100 por volume), a fim de avaliar a utilização do transistor como sensor. Observando a resposta dos eletrodos de Au e ITO, definiu se que seria utilizado o primeiro, uma vez que os maiores valores de transcondutância foram obtidos com este material. Entre as geometrias disponíveis, verificou se que a razão W/L de 600 proporcionou transcondutância máxima de 9,26 x10 3 S, sendo a maior entre os dispositivos analisados, e um comportamento linear na faixa de 5x10 5 M a 5x10 2 M em soluções de NaCl. Os testes com ureia dissolvida em leite também apresentaram um funcionamento linear, onde o aumento da concentração de ureia gerava uma maior corrente elétrica no canal, indicando um acréscimo no grau de dopagem do polímero orgânico. Por fim, este trabalho produziu um processo de fabricação reprodutível e afirmou o potencial dos transistores orgânicos eletroquímicos na área de sensores, como ferramentas de análise quantitativa e qualitativa.
Abstract: This work aimed to manufa cture and characterize organic electrochemical transistors. Electrical contacts were constructed using the sputtering technique, for the formation of gold (Au) electrodes, and photolithography, for the tin doped indium oxide elect rodes. Organic polymer poly (3,4 ethylenedioxythio phene):poly (styrene sulfonate) formed the active layer and an Ag/ AgCl pellet was used as gate electrode . Electrical characterizations evaluated parameters such as the material of the el ectrodes, channel geometry (W/ L ratio equal to 240, 300, 400 and 600) and different concentrations of NaCl in deionized water. There were also tests with urea in dairy solutions diluted in deionized water (1: 100 by volume), in order to evaluate the use of the transistor as a sensor. Ob serving the response of the Au and ITO electrodes, it was defined that the first would be used, since the highest transconductance values were obtained with this material. Among the available geomet ries, it was found that the W/ L ratio of 600 provided a maximum transconductance of 9 26x10 3 S, being the highest among the analyzed devices, and a linear behavior in the range of 5x10 5 M to 5x10 2 M in NaCl solutions. The tests with urea dissolved in milk also showed a linear function, where the increase in t he concentration of urea generated a greater electrical current in the channel, indicating an increase in the degree of doping of the organic polymer. Finally, this work produced a reproducible manufacturing process and affirmed the potential of electroche mical organic transistors in the area of sensors, as tools for quantitative and qualitative analysis.
Descrição: Quinto avaliador: Rafael Furlan de Oliveira
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25633
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