Paramètres électriques des transistors OFET : mobilité, pièges, permittivité et contacts.

Cette section explique comment configurer les paramètres électriques des transistors OFET dans OghmaNano, notamment la mobilité des porteurs, la densité des pièges, la permittivité diélectrique, les modèles de recombinaison et les conditions aux limites des contacts. Ces paramètres déterminent la manière dont les équations de dérive-diffusion et de Poisson sont résolues dans les couches semi-conductrices et diélectriques.

1. Éditeur de couches OFET : couches actives, contacts et isolants.

Un transistor à effet de champ organique (OFET) est constitué d’une pile de couches, et vous pouvez modifier l’épaisseur de ces couches dans l’éditeur de couches (fenêtre principale → onglet Structure du dispositif). L’éditeur vous permet de visualiser et de modifier la pile, d’ajouter ou de supprimer des couches, et d’attribuer un type à chacune d’elles. OghmaNano prend en charge trois types de couches :

• Couches de contact : elles définissent les bornes du dispositif (par exemple, source, drain, grille) et servent de conditions aux limites. Elles n’ont pas de paramètres électriques, car leur rôle est de définir des tensions ou des courants.
• Couches actives : il s’agit des régions dans lesquelles les équations de dérive-diffusion et de Poisson sont résolues. Ces couches transportent des charges et déterminent le comportement électrique du dispositif. Seules les couches actives apparaissent dans l’éditeur des paramètres électriques, où vous pouvez définir les mobilités, les densités de pièges, la permittivité et les propriétés connexes.
• D’autres couches, qui sont des couches passives et qui ne servent ni de contacts ni d’éléments actifs sur le plan électrique, peuvent représenter des substrats, des revêtements protecteurs ou des entretoises optiques. Elles ne sont pas prises en compte dans le solveur électrique.

En résumé, l’activation d’une couche indique à OghmaNano de résoudre les équations de dérive-diffusion et de Poisson dans la zone correspondante du dispositif. Les couches de contact restent fixes en tant que conditions aux limites, tandis que les autres couches sont présentes sur le plan structurel, mais ne sont pas électriquement actives et sont exclues du solveur électrique.

2. Définition des paramètres électriques des transistors OFET.

Une fois qu’une couche a été désignée comme active dans l’éditeur de couches, ses propriétés peuvent être définies plus précisément dans l’éditeur des paramètres électriques. C’est là que vous configurez la manière dont le transport de charge, le piégeage et l’électrostatique sont modélisés pendant la simulation (voir la section 3.1.9 pour plus de détails). ?? présente les paramètres de la couche semi-conductrice, où vous pouvez spécifier les mobilités, les densités d’états, les paramètres de piégeage et les modèles de recombinaison. ?? présente les paramètres correspondants pour l’isolant PMMA, où seules les propriétés électrostatiques telles que la permittivité et les décalages de bande sont requises. Remarquez le bouton « Activer la dérive-diffusion » en haut à gauche : lorsqu’il est activé, les équations de dérive-diffusion sont résolues pour cette couche, y compris le mouvement des porteurs de charge. Pour le semi-conducteur, cette option est activée, car le transport de charge doit être simulé, tandis que pour l’isolant PMMA, elle est désactivée car le matériau ne conduit pas. Bien qu’il soit possible d’activer la dérive-diffusion partout et de simplement attribuer de très faibles mobilités aux couches isolantes, cette approche augmente le temps d’exécution et peut réduire la stabilité numérique. Il est donc recommandé de désactiver la dérive-diffusion dans les véritables isolants.

3. Mise en relation des paramètres électriques et du comportement des transistors OFET.

Les valeurs saisies dans l’éditeur des paramètres électriques contrôlent directement le comportement du transistor OFET lors de la simulation. Par exemple, la mobilité du semi-conducteur détermine la pente de la courbe de transfert, tandis que la densité des pièges influence la variation de tension au seuil et l’hystérésis. La constante diélectrique de l’isolant définit la capacité de la grille, ce qui, à son tour, contrôle l’efficacité avec laquelle la tension de la grille module le canal. En effectuant des tests avec ces paramètres, vous pouvez étudier comment les propriétés des matériaux se traduisent en caractéristiques mesurables du dispositif.