Fosfazen grubu organik yarıiletkenlerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Organik katıların çoğunluğu yalıtkan malzemelerdir ,fakat değişik konsantrasyonlarda safsızlık atomları injekte etmek veya moleküler yapıya değişik zincirler eklenmek suretiyle iletkenlikleri büyük oranda artırılabilir. Organik yarıiletkenler üzerinde ilk sistematik elektriksel ölçümler, metalfitolasyaninlerin uygulama alanlarını araştırmak ve bu malzemelerin aygıt üretiminde kullanılabilirliliğini belirlemek üzere, Eley ve Parfitt tarafından yayınlanmıştır[1]. Yüksek iletkenliğe sahip organik yarıiletkenlere olan ilgi ,özellikle bir tür organik yarıiletken olan poliasetilenin sentez tekniklerinin keşfedilmesinden sonra gelişmiştir. Organik yarıiletkenlerde yük iletim mekanizmalarının anlaşılması yönünde ki çalışmalar hızla devam etmektedir. Özellikle polysülfinitrit, polyacetylene ve polypropil gibi organik yarıiletkenler omik kontaklar, Schottky engelleri olarak klasik yarıiletkenler gibi kullanılabilmektedir. Elektriksel özelliklerini tam olarak açıklayan geçerli bir model olmamasına rağmen, organik yarıiletkenlerin sentezi ve uygulama teknolojileri oldukça ileri seviyededir. Organik yarıiletken ince filmler elektronikte , alışılmış inorganik yarıiletkenlerde ( Si, Ge vb ) , başarılamayan birçok alanda başarı ile uygulanabilmektedir[2]. Malzeme bilimindeki mikroelektroniğin temel malzemesi silisyuma uyumlu yeni malzemeler arayışı, bu konuda organik yarıiletkenleri gündeme getirmiştir[3]. Organik yarıiletkenler ısıl ve kimyasal kararlıkları ve ilginç elektriksel ve optik özelliklerinden dolayı en çok çalışılan konulardandır[4-8]. Düzensiz katılarda (amorf yarıiletkenler, iyonik ya da elektronik iletken polimerler, organik yarıiletkenler gibi) elektriksel iletkenliğin en önemli karakteristiği frekansa kuvvetli bağlılığıdır. Düşük frekanslarda hemen hemen sabit bir iletkenlik gözlenirken yüksek frekanslarda iletkenlik frekansa bağlı hale gelerek frekansın büyüklüğüyle değişir. İletkenlikteki bu artış fonon frekansına kadar devam eder. Bu frekanstan sonra iletkenlik düşmeye başlar. Bu frekans malzemedeki dielektrik kayıpların maksimum olduğu frekansa karşılık gelir. Günümüzde organik yarıiletken ince filmler organik transistörlerden güneş pillerine[9] lineer olmayan optik aygıtlardan gaz sensörlerine kadar geniş bir uygulama alanına sahiptirler[10]. Organik yarıiletkenlerden özellikle fosfazenler alışılmış organik yarıiletken özellikleri yanısıra nemden etkilenmemeleri gibi önemli bir özellikleri sayesinde pil imali ,hard disklerde yağlandırıcı madde olarak ve biyomedikal kapsüllemelerde teknolojik önem arzederler[11-13]. Bugüne kadar, değişik katkılama ve benzeri metodlarla elde edilmiş birçok organik yarıiletken grubunun elektriksel ve optik özellikleri incelenmiştir(fitolasyonin ve antrasen organik yarıiletkenler gibi). Ancak fosfazenler için aynı şeyleri söylemek mümkün değildir. Fosfazenler üzerindeki çalışmaların büyük bir bölümü yeni maddelerin sentezlenmesi üzerinde yoğunlaşmış durumdadır. Dolayısıyla bu malzemelerde elektriksel özelliklerin incelenmesi konusunda ciddi boşluklar vardır. Literatür taramalarında da bu tür (fosfazen) malzemelerin elektriksel karakterizasyonu konusunda yeterli bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada, fosfazenlerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi konusundaki eksiklikler gözönüne alınarak, farklı iki grup fosfazen malzemenin elektriksel özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu maksatla dodekanol fosfazenlerin ve deril amin fosfazenlerin ince filmleri hazırlanarak, iletkenlikleri film kalınlığına ve sıcaklığa bağlı olarak incelenmiştir. Ayrıca bu malzemelerde elektriksel iletkenliğin frekansa bağlılığı ölçülerek malzemelerin dielektrik özellikleri incelenmiştir.