Ga-X monokalkojen temelli yazdırılabilir elektronik aygıtların geliştirilmesi

Abstract

Grup-III mono-kalkojenitlerin iki boyutlu (2D) katmanlı yarı iletkenleri, fotonik ve (opto)elektronik alanlarında cazip malzemeler olarak dikkat çekmiştir. 2D malzemelerin solüsyon işlemi süreci, baskılı elektronik uygulamaları için kullanılabilecek büyük ölçekli ve düşük maliyetli mürekkepler üretmeye yardımcı olur. Galliyum sülfür (GaS), galliyum selenid (GaSe) ve galliyum telürid (GaTe), polivinil pirrolidon (PVP) polimeri ile karıştırılarak mürekkep formlarını hazırlamak için solüsyon isleminden yararlanılmıştır ve sert SiO2/Si altlık üzerinde fototransistörler, esnek PET altlık üzerinde ise fotodetektörler üretmek için kullanılmıştır. Baskılı cihazlar üzerine farklı renk aydınlatmalar uygulanmış ve baskılı cihazların performanslarını araştırarak hareketlilik, foto yanıt verme, algılama ve dış kuantum verimliliği parametreleri karşılaştırılmıştır. SiO2/Si altlıkları üzerinde basılan GaX tabanlı foto transistörler incelenmiş ve üretilen cihazların işlevsellikleri rapor edilmiştir. Ayrıca, üretimden sonraki birkaç hafta içinde ortam koşullarında tutulan GaS parçacıkları esaslı foto dedektörlerin performansındaki değişiklikler de incelenmiştir. Sonrasında, farklı polimerler ile kaplanmış GaS bazlı foto algılayıcıların cihaz performansı üzerindeki etkileri keşfedilmektedir. Grup-III monokalojenid mürekkeplerinin yazıcı teknolojisi için üretilebilir olduğu ve mürekkep formlarının, baskılı elektronik cihaz uygulamalarında kullanılmak üzere umut verici performanslar sergilediği gösterilmektedir. Ayrıca, polimer kaplamanın esnek altlıklardaki baskılı GaS bazlı foto algılayıcılarda yüksek performans ve uzun stabilite sağladığı iddia edilmektedir; bu da III-VI grup katmanlı yarı iletken malzemelerin elektronik ve optoelektronik uygulamalardaki daha ileri uygulamaları için bir zemin hazırlayacaktır.

The two-dimensional (2D) layered semiconductors of Group-III monochalcogenides have been garnered interest as the promising materials in the fields of photonics and opto-electronics. Large-scale and low-cost inks for printed electronics applications are produced using the solution processing of 2D materials. Gallium sulfide (GaS), gallium selenide (GaSe), and gallium telluride (GaTe) are solution-processed to produce their ink forms by mixing with polyvinyl pyrrolidone (PVP) polymer and utilized to manufacture phototransistors on rigid SiO2/Si substrate and photodetectors on flexible PET substrate. Various color illuminations are exposed onto the printed devices and the parameters such as mobility, photo-responsivity, detectivity, and external quantum efficiency are compared investigating the printed device performances. GaX based photo transistors printed on the SiO2/Si substrates have been studied and the functionalities of the fabricated devices are reported. It is also examined that the changes in the performances of the GaS particles-based photo detectors kept under ambient conditions in a few weeks after the fabrication. Followingly, the impacts of coating GaS based photo detectors by different polymers on the performance of the device are discovered. It has been demonstrated that the inks of Group-III monochalcogenides are capable of being produced for use in printing technology, and their ink forms exhibit promising performance for printed electronic device applications. It is also asserted that the polymer coating provides high performance and extended stability in the printed GaS-based photodetectors on flexible substrates, which will pave the way for the further implementations of III-VI group layered semiconductor materials in electronics and optoelectronics applications.