Organic Thin-Film Transistors as Gas Sensors: A Review

Abstract

Organic thin-film transistors (OTFTs) are miniaturized devices based upon the electronic responses of organic semiconductors. In comparison to their conventional inorganic counterparts, organic semiconductors are cheaper, can undergo reversible doping processes and may have electronic properties chiefly modulated by molecular engineering approaches. More recently, OTFTs have been designed as gas sensor devices, displaying remarkable performance for the detection of important target analytes, such as ammonia, nitrogen dioxide, hydrogen sulfide and volatile organic compounds (VOCs). The present manuscript provides a comprehensive review on the working principle of OTFTs for gas sensing, with concise descriptions of devices’ architectures and parameter extraction based upon a constant charge carrier mobility model. Then, it moves on with methods of device fabrication and physicochemical descriptions of the main organic semiconductors recently applied to gas sensors (i.e., since 2015 but emphasizing even more recent results). Finally, it describes the achievements of OTFTs in the detection of important gas pollutants alongside an outlook toward the future of this exciting technology.

Electrochemical and Spectroelectrochemical Studies on the Reactivity of Perimidine–Carbazole–Thiophene Monomers towards the Formation of Multidimensional Macromolecules versus Stable π-Dimeric States

“…Traditional π-conjugated polymers (CPs) that are chain-like macromolecules with one-dimensional (1D) charge transport along conjugated backbones have received considerable attention for possible application in various optoelectronic devices. Extending π-conjugation in CPs from 1D to 2D (two-dimensional) can not only give significantly enhanced charge transport [ 1 ] but also may induce other favorable properties, such as excellent flexibility [ 2 , 3 ], isotropic properties [ 4 ], etc. However, electronic properties are also closely related to molecular chain orientation resulting from the formation of covalent linking and noncovalent intramolecular and intermolecular interactions, and so ordering on even the level of three dimensions (3D).…”

Estudo de camadas orgânicas para utilização em transistores em substratos rígidos e flexíveis.

“…Atribuição -ρ (vibrações de balanço), v (vibração de estiramento), vs (vibração de estiramento simétrica), vas (vibração de estiramento antissimétrica), δ (vibração de Também foi obtido um baixo valor de VT, principalmente devido à espessura do filme isolante (356 nm) [46,79]. Os parâmetros elétricos dos OTFTs com estrutura bottomgate/bottom-contact, sem tratamento da superfície do dielétrico, são muito semelhantes aos encontrados na literatura e representam um bom desempenho sobre substrato de vidro [77,78].…”

“…Os parâmetros elétricos dos OTFTs com estrutura bottomgate/bottom-contact, sem tratamento da superfície do dielétrico, são muito semelhantes aos encontrados na literatura e representam um bom desempenho sobre substrato de vidro [77,78]. Os valores absolutos de SS obtidos permitem a aplicação destes OTFTs como sensores, já que raramente é usado como parâmetro de sensibilidade [79]. Comparando esses resultados com os obtidos em condições ambiente pode-se observar que a maior variação ocorre no valor de ION/OFF, o qual diminui em aproximadamente 69 %, devido à exposição do semicondutor ao O2 da atmosfera.…”

“…Comparando esses resultados com os obtidos em condições ambiente pode-se observar que a maior variação ocorre no valor de ION/OFF, o qual diminui em aproximadamente 69 %, devido à exposição do semicondutor ao O2 da atmosfera. Tal exposição ocasiona uma dopagem de lacunas no semicondutor criando armadilhas que afetam a interface dielétrico/semicondutor [79].…”

“…Os transistores com dielétrico com a proporção 1:5 apresentaram a maior mobilidade, da ordem de / Vs e a modulação em mais de 90 %. Também devido à exposição a O2 presente na atmosfera, o VT é afetado e alcança valores positivos [79].…”