Laser induced/scribed graphene electrodes for all printed transistors

Abstract

This work reports the development of electrolyte gated transistors (EGTs) whose source, drain and gate electrodes are made of laser induced graphene (LIG) on polyamide (PI). The direct patterning of such electrodes with an intended application for EGTs has never been accomplished before. LIG was characterized using a scanning electron microscope (SEM) and Raman Spectroscopy. The minimum sheet resistance achieved with this laser method was 24 Ω/sq. Two types of staggered bottom gate transistors were printed, one using a reusable hydrogel sticker electrolyte and the other using a liquid electrolyte, tetramethylammonium hydrogen phthalate. A semiconducting ink based on a dispersion of zinc oxide nanoparticles (ZnO) on ethyl cellulose (EC) was screen-printed on the PI substrate. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) was performed with the intent to evaluate the electric double layer (EDL) formation on EGTs. e. The ZnO EGts present some electrical modulation with On/Off ratios orders of 102, transconductance orders of 105 S and saturation mobilities (µsat) orders estimated at 10-3 cm-2(Vs)-1.

Este trabalho reporta o desenvolvimento de electrolyte-gated transístores (EGT) cujos contactos de fonte, dreno e porta foram obtidos por indução a laser de grafeno em poliamida. A padronização destes electródos com vista a aplicação em eletrónica flexível nunca foi testada previamente. Os elétrodos obtidos com este método foram caracterizados através de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e espectroscopia Raman. A resistência folha mínima atingida com este método foi de 24 Ω·cm. Dois tipos diferentes de staggered bottom gate transístores foram impressos com diferentes eletrólitos, um deles com um composto celulósico reutilizável e outro com um eletrólito líquido, nomeadamente ftalato tetra metilo hidrogénio. Uma tinta semicondutora base numa dispersão de nanopartículas em etilo celulose (EC) foi impressa no substrato de poliamida mediante o uso da técnica de screen-printing. A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e a voltametria cíclica foram as técnicas utilizadas para avaliar a formação de uma dupla camada eléctrica. Os ZnO NPs EGTs apresentaram alguma modulação elétrica para e em termos de propriedades elétricas apresentaram razões On/Off na ordem de 102, mobilidade de saturação (μSat) na ordem de 10-3 cm-2(Vs)-1 e transcondutância (gm) na ordem de 10-5 S.