Organic Field-Effect Transistor Based on Poly 3-hexylthiophene as Ammonia Vapor Sensor

Abstract

Органічний польовий транзистор (OFET) на основі полі-3-гексилтіофену (P3HT) як активного шару був розроблений для виявлення парів аміаку. Діоксид кремнію (SiO2) як шар діелектрика на цьому польовому транзисторі вирощується на поверхні кремнієвої підкладки р-типу шляхом нагрівання в атмосфері кисню в печі при 1000 ˚C протягом 3 годин, газоподібний кисень (O2) надходить у піч під час процесу нагрівання. Результати характеристик енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDS) показали, що кремнієва підкладка, яка була окислена, містила близько 35 % O2. P3HT як активний шар був вирощений на поверхні шару SiO2 за допомогою методу центрифугування. ВАХ польового транзистора показує, що на струм стік-витік (IDS) впливає зміна напруги затвора (VG). Чим більша VG, тим вищий отриманий ідентифікатор. Вплив парів аміаку показує, що вплив IDS на ВАХ зменшується зі збільшенням концентрації парів аміаку. Динамічний відгук польового транзистора на пари аміаку показує, що чим більше VG, тим вище чутливість пристрою. Для VG = 0 вольт чутливість польового транзистора при вимірюванні аміаку становить 0,236 вольт/%, тоді як для VG = – 8 вольт чутливість польового транзистора при вимірюванні аміаку становить 0,264 вольт/%.

An organic field-effect transistor (OFET) based on poly 3-hexyl thiophene (P3HT) as an active layer has been developed to detect ammonia vapor. Silicon dioxide (SiO2) as the dielectric layer on this FET is grown on the surface of the p-type silicon substrate by heating in an oxygen atmosphere in the furnace at 1000 ˚C for 3 hours, oxygen gas (O2) is flowed into the furnace during the heating process. The results of the energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) characterization showed that the silicon substrate which had been oxidized contained about 35 % O2. P3HT as the active layer was grown on the surface of the SiO2 layer using the spin coating method. The I-V characteristics of FET show that the drain-source current (IDS) is affected by changes in the gate voltage (VG). The greater the VG, the higher the Id-s produced. The effect of ammonia vapor shows that IDS on the I-V curve decreases with increasing concentration of ammonia vapor. The dynamic response of the FET to ammonia vapor shows that the greater the VG, the higher the sensitivity of the device. For VG = 0 volt, the sensitivity of FET in ammonia sensing is 0.236 volt/%, meanwhile for VG = – 8 volt, the sensitivity of FET in ammonia sensing is 0.264 volt/%.