Fully solution processed low turn-on organic P-N junction diodes for rectifier application

Solution processed organic materials are an appealing opportunity for emerging electronic applications since they can enable the fabrication of large area and flexible electronics by means of cost-effective industrial manufacturing techniques. On the other hand, the solubility of the materials becomes an issue for the fabrication of vertical organic devices, e.g. vertical diodes, where several layers of organic materials have to be deposited one on top the other, without negatively affecting the electronic properties of underneath layers. To this end, in this thesis work, the use of latent pigments, highly soluble molecules which can produce insoluble films after a post-deposition thermal cleavage of solubilizing groups, is introduced. Small molecule T3DPP was selected by applying this latent pigment strategy, which enabled the fabrication of a vertical junction diode with pristine layers, which finally showed high rectification ratio 10^3, low turn-on voltage and ideality factor of 17. Furthermore, the effect of two different doping methods was studied in order to enhance the high conductivity of the semiconductor. Then, the junction diodes doped semiconductors were fabricated. Unfortunately, the diodes lost the rectification behaviour, suggesting that further work is still necessary to optimize the process. Finally, the frequency response of the diodes to the AC signal were demonstrated, showing good rectifying behaviour up to 1 kHz AC signal input.

I materiali organici processati da soluzione costituiscono una alternativa attraente per le applicazioni elettroniche emergenti grazie a proprietà come la flessibilità e la possibilità di produrre elettronica di grandi dimensioni mediante tecniche di produzione industriale a basso costo. D'altra parte, la solubilità dei materiali diventa un problema per la fabbricazione di dispositivi organici verticali, ad esempio diodi verticali, in cui diversi strati di materiali organici devono essere depositati uno sopra l'altro, senza influenzare negativamente le proprietà elettroniche dei livelli. A tal fine, in questo lavoro di tesi, viene introdotto l'uso di pigmenti latenti, molecole altamente solubili che possono produrre film insolubili dopo un trattamento termico. La piccola molecola T3DPP è stata selezionata. Applicando questa strategia, è stato realizzato di un diodo verticale a giunzione con strati non dopati che ha mostrato un’elevata rettificazione di 〖10〗^3, un fattore di idealità pari a 17 e che funziona a bassa tensione. Inoltre, è stato studiato l'effetto di due diversi metodi di doping per aumentare la conducibilità del semiconduttore. Successivamente sono stati fabbricati i diodi a giunzione con semiconduttori dopati. Purtroppo i diodi hanno perso la proprietà di rettificazione, suggerendo che ulteriori lavori sono necessari per ottimizzare il processo. Infine, è stata dimostrata la risposta in frequenza dei diodi al segnale AC, mostrando una buona rettificazione fino ad una frequenza del segnale di ingresso di 1 kHz.