Degradation of all-inkjet-printed organic thin-film transistors with TIPS-pentacene under processes applied in textile manufacturing

Printed electronics represent an alternative solution for the manufacturing of low-temperature and large area flexible electronics. The use of inkjet printing is showing major advantages when compared to other established printing technologies such as, gravure, screen or offset printing, allowing the reduction of manufacturing costs due to its efficient material usage and the direct-writing approach without requirement of any masks. However, several technological restrictions for printed electronics can hinder its application potential, e.g. the device stability under atmospheric or even more stringent conditions. Here, we study the influence of specific mechanical, chemical, and temperature treatments usually appearing in manufacturing processes for textiles on the electrical performance of all-inkjet-printed organic thin-film transistors (OTFTs). Therefore, OTFTs where manufactured with silver electrodes, a UV curable dielectric, and 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl) pentance (TIPS-pentacene) as the active semiconductor layer. All the layers were deposited using inkjet printing. After electrical characterization of the printed OTFTs, a simple encapsulation method was applied followed by the degradation study allowing a comparison of the electrical performance of treated and not treated OTFTs. Industrial calendering, dyeing, washing and stentering were selected as typical textile processes and treatment methods for the printed OTFTs. It is shown that the all-inkjet-printed OTFTs fabricated in this work are functional after their submission to the textiles processes but with degradation in the electrical performance, exhibiting higher degradation in the OTFTs with shorter channel lengths (L=10 μm).

TIPS-pentacene come rivelatore di raggi-X

Il presente lavoro di tesi si inserisce all’interno del progetto europeo i-FLEXIS il cui obiettivo è lo sviluppo di un sensore di raggi X innovativo, affidabile, a basso costo e basato su componenti eterogenei organici. Attualmente, i rivelatori di radiazione ionizzante a stato solido fanno uso di materiali inorganici e sono ampiamente impiegati in ambito medico, industriale e come dispositivi per la sicurezza. Le scoperte scientifiche degli ultimi anni nell'ambito dei semiconduttori organici hanno evidenziato che tali materiali sono sensibili alla radiazione ionizzante e il loro utilizzo permette di realizzare rivelatori diretti di raggi-X, convertendo fotoni in segnale elettrico. Questi dispositivi sono caratterizzati da flessibilità, possibilità di lavorare a temperatura ambiente, basso costo di produzione, poca energia di alimentazione, alta sostenibilità ambientale e dalla possibilità di coprire grandi aree. Tutte queste proprietà concorrono ad incrementare sempre più l’attenzione e l’interesse dei ricercatori in questo relativamente nuovo mondo: i semiconduttori organici. In questa tesi sono stati esaminati cinque diversi campioni di TIPS-pentacene con la finalità di evidenziare quali si prestino meglio come rivelatori di raggi-X. I campioni sono tutti in diverse forme e spaziano dal cristallo singolo ai film sottili, con particolare attenzione al comportamento dei cristalli singoli cresciuti mediante processi di stampa direttamente sul substrato. Per quanto riguarda i semiconduttori organici, la frazione di raggi-X assorbita dai materiali è molto piccola e non è in grado di giustificare il segnale misurato. Si è effettuato inoltre un confronto tra la risposta dei campioni alla luce visibile e alla radiazione ionizzante per comprendere il meccanismo di generazione e rivelazione delle cariche in seguito all’assorbimento di raggi-X.

Studio di fotoconducibilità di cristalli di TIPS-pentacene

I semiconduttori organici presentano proprietà che consentono la produzione di dispositivi impensabili fino a pochi anni fa: sono flessibili, leggeri e robusti, ed inoltre facili ed economici da depositare. La loro capacità di rivelare direttamente la radiazione ionizzante, convertendola in segnale elettrico, li pone come ottimi candidati per una nuova generazione di rivelatori a stato solido per raggi X, utilizzabili in situazioni e luoghi prima inaccessibili a quelli inorganici, o addirittura comodamente indossabili. Tuttavia i fenomeni di fotogenerazione e raccolta di carica in questi materiali non sono ancora completamente compresi. Ottimali per lo studio di queste ed altre proprietà intrinseche sono le forme di impacchettamento a cristallo singolo. Questa tesi analizza e confronta i segnali elettrici di campioni di cristalli singoli di TIPS-pentacene quando esposti a flussi crescenti di radiazione visibile e di raggi X a diversi voltaggi, proponendo dei modelli per la loro interpretazione. Viene inoltre riportato un confronto con le stesse misure effettuate su un campione dello stesso materiale in forma di film sottile.

Rivelatori a stato solido per raggi X a base di pentacene

I rivelatori a stato solido per raggi X hanno applicazioni in diversi ambiti, in particolare sono ampiamente utilizzati in ambito medico, in ambito industriale e come dispositivi per la sicurezza. Essendo molto diffusi nella nostra quotidianità si è sempre alla ricerca di nuovi materiali e di nuove tecniche di fabbricazione in grado di ridurne i costi di produzione. Le ricerche attuali sono incentrate sullo studio di nuovi materiali sensibili ai raggi X, l'attenzione è particolarmente diretta ai semiconduttori organici. Questi materiali risultano molto interessanti in quanto sono solubili in molti solventi, tale caratteristica permette lo sviluppo di nuove tecniche di fabbricazione a basso costo per rivelatori di grandi aree. Una delle tecniche di maggiore interesse è la stampa a inchiostro su substrati flessibili e trasparenti. In questa tesi si analizzeranno le proprietà elettriche, in particolare la variazione del segnale di corrente in seguito all'irraggiamento da raggi X, di alcuni campioni costituiti da TIPS-pentacene. Ci si soffermerà in particolare sui metodi con cui tali cristalli sono stati deposti quali inkjet e drop-cast.

Transport Properties and Novel Sensing Applications of Organic Semiconducting Crystals

The present thesis is focused on the study of Organic Semiconducting Single Crystals (OSSCs) and crystalline thin films. In particular solution-grown OSSC, e.g. 4-hdroxycyanobenzene (4HCB) have been characterized in view of their applications as novel sensors of X-rays, gamma-rays, alpha particles radiations and chemical sensors. In the field of ionizing radiation detection, organic semiconductors have been proposed so far mainly as indirect detectors, i.e. as scintillators or as photodiodes. I first study the performance of 4HCB single crystals as direct X-ray detector i.e. the direct photon conversion into an electrical signal, assessing that they can operate at room temperature and in atmosphere, showing a stable and linear response with increasing dose rate. A dedicated study of the collecting electrodes geometry, crystal thickness and interaction volume allowed us to maximize the charge collection efficiency and sensitivity, thus assessing how OSSCs perform at low operating voltages and offer a great potential in the development of novel ionizing radiation sensors. To better understand the processes generating the observed X-ray signal, a comparative study is presented on OSSCs based on several small-molecules: 1,5-dinitronaphthalene (DNN), 1,8-naphthaleneimide (NTI), Rubrene and TIPS-pentacene. In addition, the proof of principle of gamma-rays and alpha particles has been assessed for 4HCB single crystals. I have also carried out an investigation of the electrical response of OSSCs exposed to vapour of volatile molecules, polar and non-polar. The last chapter deals with rubrene, the highest performing molecular crystals for electronic applications. We present an investigation on high quality, millimeter-sized, crystalline thin films (10 – 100 nm thick) realized by exploiting organic molecular beam epitaxy on water-soluble substrates. Space-Charge-Limited Current (SCLC) and photocurrent spectroscopy measurements have been carried out. A thin film transistor was fabricated onto a Cytop® dielectric layer. The FET mobility exceeding 2 cm2/Vs, definitely assess the quality of RUB films.

Caratterizzazione microscopica di un transistor organico a effetto di campo

Negli ultimi anni uno dei settori di ricerca più interessanti in ambito tecnologico è sicuramente quello dell'elettronica organica. Lo sviluppo è spinto dai vantaggi che portano i dispositivi basati su materiali organici: bassi costi di produzione, facilità di fabbricazione su grandi aree e flessibilità. In questa tesi andiamo ad esaminare un transistor organico a effetto di campo (OFET) dal punto di vista macroscopico e microscopico, cercando di mettere in relazione le sue caratteristiche morfologiche ed elettriche. Il dispositivo sottoposto ai test è un OFET realizzato con TIPS-pentacene come semiconduttore. Dai risultati ottenuti si evince che le prestazioni elettriche del transistor sono fortemente legate alla microstruttura assunta dal materiale organico durante la deposizione. I primi due capitoli illustrano i principi di funzionamento degli OFET e la tecnica SPM (scanning probe microscopy) utilizzata per l'indagine microscopica. Il terzo e quarto capitolo descrivono rispettivamente gli apparati sperimentali e i risultati ottenuti dall'indagine su due aree diverse del dispositivo.

Characterization of X-ray detectors based on organic semiconducting single crystals

Negli anni recenti, lo sviluppo dell’elettronica organica ha condotto all’impiego di materiali organici alla base di numerosi dispositivi elettronici, quali i diodi ad emissione di luce, i transistor ad effetto di campo, le celle solari e i rivelatori di radiazione. Riguardo quest’ultimi, gli studi riportati in letteratura si riferiscono per la maggiore a dispositivi basati su materiali organici a film sottile, che tuttavia presentano problemi relativi ad instabilità e degradazione. Come verrà illustrato, l’impiego di singoli cristalli organici come materiali alla base di questi dispositivi permette il superamento delle principali limitazioni che caratterizzano i rivelatori basati su film sottili. In questa attività sperimentale, dispositivi basati su cristalli organici semiconduttori verranno caratterizzati in base alle principali figure di merito dei rivelatori. Tra i campioni testati, alcuni dispositivi basati su singoli cristalli di 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl)-pentacene (TIPS-Pentacene) e 5,6,11,12-tetraphenyltetracene (Rubrene) hanno mostrato interessanti proprietà e sono stati quindi maggiormente studiati.

Fotoconduttori organici come rivelatori di raggi X

Rispetto alle loro controparti inorganiche, i semiconduttori organici presentano proprietà che consentono di usarli in modi fino a qualche anno fa impensabili: sono facili ed economici da depositare, flessibili, leggeri e robusti. Queste caratteristiche li rendono tra le altre cose ottimi candidati come rilevatori a stato solido di raggi X che possono persino essere comodamente indossati o utilizzati in situazioni e luoghi prima inaccessibili a quelli inorganici. I semiconduttori organici sono tuttavia fondamentalmente diversi da quelli inorganici e i fenomeni che regolano il trasporto e la generazione di cariche sono più complessi e non ancora compiutamente compresi. Allo scopo di migliorare la loro comprensione, questa tesi mette a confronto alcuni modelli teorici di generazione e ricombinazione di eccitoni, così da individuare quello più rispondente alle misure sperimentali effettuate relativamente alla risposta fotoconduttiva di cristalli singoli di TIPS-pentacene irradiati con raggi X.

In-situ detection of defect formation in organic flexible electronics by Kelvin Probe Force Microscopy

Organic semiconductor technology has attracted considerable research interest in view of its great promise for large area, lightweight, and flexible electronics applications. Owing to their advantages in processing and unique physical properties, organic semiconductors can bring exciting new opportunities for broad-impact applications requiring large area coverage, mechanical flexibility, low-temperature processing, and low cost. In order to achieve highly flexible device architecture it is crucial to understand on a microscopic scale how mechanical deformation affects the electrical performance of organic thin film devices. Towards this aim, I established in this thesis the experimental technique of Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) as a tool to investigate the morphology and the surface potential of organic semiconducting thin films under mechanical strain. KPFM has been employed to investigate the strain response of two different Organic Thin Film Transistor with active layer made by 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)-pentacene (TIPS-Pentacene), and Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT). The results show that this technique allows to investigate on a microscopic scale failure of flexible TFT with this kind of materials during bending. I find that the abrupt reduction of TIPS-pentacene device performance at critical bending radii is related to the formation of nano-cracks in the microcrystal morphology, easily identified due to the abrupt variation in surface potential caused by local increase in resistance. Numerical simulation of the bending mechanics of the transistor structure further identifies the mechanical strain exerted on the TIPS-pentacene micro-crystals as the fundamental origin of fracture. Instead for P3HT based transistors no significant reduction in electrical performance is observed during bending. This finding is attributed to the amorphous nature of the polymer giving rise to an elastic response without the occurrence of crack formation.

Ten tips for reflexive bracketing

Despite the realization that total objectivity is neither achievable nor necessarily desirable in qualitative research, researchers often are required to put aside assumptions so that the true experiences of respondents are reflected in the analysis and reporting of research. In many qualitative publications and conference presentations, researchers report that they have attempted this process, but the means by which this attempt was made often are not explicated. lit this article, the author provides guidance to help qualitative researchers use reflexivity to identify areas of potential bias and to bracket them so their influence on the research process is minimal.

Resin cement thickness in oval-shaped canals: Oval vs. circular fiber posts in combination with different tips/drills for post space preparation

Purpose: To evaluate the cement thickness around oval and circular posts luted in oval post spaces prepared with different drills/tips. Methods: Extracted premolars were endodontically treated and obturated, then randomly divided into three groups (n = 5) according to the tips/drills used for post-space preparation and to the type of fiber post luted: medium grit oval tip + oval posts, fine grit oval tip + oval posts, Mtwo Post File drill + circular posts. The specimens were sectioned in horizontal slices; one slice per canal third was chosen for each post-space, resulting in three slices for each specimen. The distances between the canal wall and the post perimeter were measured on SEM images of each slice. Results: The fine grit tip + oval post group obtained statistically significant lower cement thicknesses than the other groups (P < 0.05), in particular in the apical third. The MtwoPF + circular post group showed the highest cement thickness, comparable to that of the medium tip + oval post group. A good post fitting in oval-shaped canals can be obtained using a fine grit oval tip combined with oval posts. (Am J Dent 2009;22:290-294).

Expression of asparagine synthetase in response to carbohydrate supply in model callus cultures and shoot tips of asparagus (Asparagus officinalis L.)

Sugar uptake and metabolism were studied in callus cultures and shoot tips of asparagus. Asparagus callus cultures were used to model senescence in shoot tips. Callus cultures absorbed glucose from a nutrient medium, and accumulated sucrose, glucose and fructose. This uptake of glucose by the callus cultures down-regulated expression of asparagine synthetase and beta -galactosidase transcripts that otherwise accumulated when sugar was withheld. When 80 mm-long asparagus shoots were excised from growing plants and placed in 2% and 8% sucrose solutions, endogenous concentrations of sucrose, glucose, fructose, UDPglucose, and glucose-6-phosphate declined in the 30mm-long meristematic tip regions. At the same time, asparagine and asparagine synthetase gene transcripts began to accumulate in these tips. When 10 mm-long asparagus shoot tips were placed on glucose- or fructose-containing agar, the tips accumulated sucrose, glucose and fructose, and asparagine accumulation and expression of asparagine synthetase were marginally reduced. We concluded that in callus cultures, asparagine synthetase expression was sugar regulated, but that sugar regulation was not as pronounced in asparagus shoot tips. This may be due in part to slower rates of sugar uptake into shoot tips and in part to compartmentation of sugars in the tips. We suggest that callus cultures are not a suitable model for metabolic studies in asparagus shoot tips.

Caracterização de matrizes de Quitosano para a regeneração de tecidos produzidas pela técnica de TIPS

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Inflation forecasts using the tips yield curve

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

Top Tips for Parents Polish Translation (PDF 1.84MB)

Top Tips for Parents Polish Translation - Your Guide to Positive Parenting