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Semiconductores Organicos

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Integrantes

Berjano FernandoMezzadra TomásRodríguez Leandro


Semiconductor Orgánico (Intro)

Compuesto orgánico bajo la forma de cristal o un polímero que muestra propiedades similares a los semiconductores inorgánicos:

Conducción por e- y huecos.Banda Prohibida.

Orgánica en oposición a los semiconductores de Si


Orígenes

1978

Hideko Shirakawa en colaboración con Alan

Heeger y Alan MacDiarmi de, descubren los polímeros

conductores

Publican su descubrimiento en el articulo

"Synthesis of electrically contucting organicpolymers”

2000 galardonados con el Premio Nobel


Orígenes de la conductividad

En general, los sólidos orgánicos son aislantes. Sin embargo, en los cristales formados por moléculas orgánicas que contienen uniones conjugadas π, o incluso los polímeros que contengan uniones conjugadas π, los electrones pueden moverse libremente en los recubrimientos de nubes de electrones π, lo que permite la conducción de electricidad.

Se pueden dopar los materiales orgánicos con metales para aumentar su conductividad.


Los semiconductores orgánicos poseen características similares a los semiconductores inorgánicos.

Banda prohibidaBanda prohibida

LUMOBanda de conducción

HOMOBanda de valencia

Semiconductor orgánico

Semiconductor inorgánico

Orígenes de la conductividad


Ventajas

Ligeros: de fácil portabilidadFlexibilidad

Facilidad de fabricación y ensamblaje

Bajo Costosde

fabricación


Desventajas

Tiempo de Vida

Desechables

Relativamente

lentos


Aplicaciones

Los semiconductores orgánicos son utilizados en el ámbito de

la optoelectrónica para el desarrollo de:

Diodos orgánicos emisores de luz (OLED) con los Energía solar.Transistores de efecto de campo o FET. Ventanas inteligentes que se oscurecen cuando hay demasiado sol. (Que ya utilizan esta tecnología para hacer lentes que se oscurece cuando se sale al exterior). Papel electrónico


Contenidos

1. OLED´s

2. OFET´s

3. Celulas Fotovoltaicas

4. Aplicaciones


Organic LED - Estructura

Cátodo: Metal

Ánodo: conductor opticamente transparente

Al combinarse un huecoy un electrón se emiteun fotón

Material organicofluorescente


Organic LED - Funcionamiento

Principio de Fotoluminiscencia


Organic LED - PMOLED

PMOLED (Passive Matrix Organic LED)


Organic LED - PMOLED

VentajasEstructura simpleCosto reducidoDiversos tamaños

DesventajasMenor mobilidad comparado con los wafers de SilicioGeneralmente no operan bajo el modo inversión


Organic LED - AMOLED

AMOLED (Active Matrix Organic LED)


Organic LED - AMOLED

VentajasElectrónica integradaAlta resolución

DesventajasMayor costo de fabricaciónEstructura mas compleja


Organic LED

Ventajas

Diseño robustoAngulo de visión de 160° aún con iluminación ambiental intensaAlta resoluciónReducido espesorDe un 20% a un 50% mas economico que el LCDMas livianoNo requiere lámparas, polarizadores ni difusores adicionalesSe puede fabricar en materiales plásticosFlexiblesTransparentes

DesventajasDificultades en la fabricaciónPoca confiabilidad en los colores


Organic LED - Aplicaciones


Organic LED - Videos


Transistores Organicos

Son transistores que utilizan moleculas organicas en lugarde Silicio para su material activo. Este puede estarcompuesto por una amplia variedad de moleculas.Ventajas

Compatibilidad con sustancias plasticasBaja temperatura de fabricación (60-120° C)Menor costo en los procesos de deposición como spin-coating, printing, evaporation

DesventajasMenor mobilidad comparado con los wafers de SilicioGeneralmente no operan bajo el modo inversión


Organic FET

De similares características al MOSFETLos OFET operan en modoacumulación. Esto hace dificil de implementar la logicacomplementaria, pero existevarias soluciones para elloUna tecnica es utilizando capazde semiconductores organicospara lograr heteroestructuras quepermitan canales N y P.


Organic FET

Si no aplicamos tensión de Gate, al no estar dopado intrinsecamente no habrá portadores circulando. Por lo tanto si aplicamos una tensión Source-Draincirculará una corriente minima debido a la alta resistencia del semiconductor.


Organic FET

Si aplicamos un voltaje negativo, se inducen cargas positivas, formando un canal P. Si el nivel de Fermi de Source/Drain esta cerca del nivel HOMO, entonces aplicando una Vdscircularan cargas positivas. Entonces decimos que se trata de un semiconductor tipo P.


Organic FET

Si aplicamos un voltaje positivo, se inducen cargas negativas, formando un canal N. Si el nivel de Fermi de Source/Drain esta cerca del nivel LUMO, entonces aplicando una Vdscircularan cargas negativas. Entonces decimos que se trata de un semiconductor tipo P.


Organic TFT

Los TFTs son transistores creados utilizando films delgados, en general de Silicio depositado sobre vidrio. El Silicio depositado debe ser cristalizado usando pulsoslaser a altas temperaturas.Los OTFTs compiten fuertemente con los inorganicospues sus capas activas pueden ser depositadas a temperaturas mucho menores (alrededor de 60° C)


Organic TFT

Ventajas

No requiere un sustrato de vidrioBaja temperatura de fabricaciónSe puede crear sobre plasticoTécnicas de deposición de mucho menor costo

Desventajas

Algunas complicaciones debido a su fotoresistenciaBaja movilidad y velocidad de transición


Celulas Fotovoltaicas

Celulas solares organicasProducen electricidad a partir de la luz solar utilizandopolimeros semiconductores

Fulereno

(Tipo “n”)

Par de Enlaces

PEDOT (tipo “p”)

Sulfonato de Estireno (tipo “p”)



Principio de funcionamiento

En una analogía con semiconductores inorganicos: Los fotones recibidos de la luz solar hacen que los electronespasen a la banda de conducción

La energía necesaria para ello determina la máxima longitudde onda que puede ser convertida en energía eléctrica



Ventajas

Puede ser depositada en superficies flexiblesBajo costoLigeras

Desventajas

Poca vida útil (degradación debida a la luz solar)Bajo rendimiento (menores al 5%)


RF ID Transponder

Identificación por radiofrecuenciaTrabaja con frecuencias mayores a 1MHzMenor costo de fabricaciónMenor espesor


Organic Smart Pixel

Integrando un OLED con un OTFTRápida velocidad de respuestaMenor costo de fabricación debido a la integración


Piel Sintetica

También denominada E-SkinCapaz de dar “sensibilidad” al tacto, temperatura, etc.Utilizada en robotsEsta formada por una red de transistores organicosLa misma es flexible y toma la forma del objeto a cubrir

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