Path: Top > S2-Theses > Physics-FMIPA > 2018

LEAD SULFIDE QUANTUM DOT SOLIDS: SUPERLATTICE ASSEMBLY AND ELECTRICAL TRANSPORT PROPERTIES IN FIELD EFFECT TRANSISTOR DEVICE

TIMBAL SULFIDA QUANTUM DOTS: STRUKTUR SUPERLATTICE DAN SIFAT TRANSPOR LISTRIK DALAM PERANGKAT FIELD EFFECT TRANSISTOR

Master Theses from JBPTITBPP / 2018-08-06 09:43:05
Oleh : RICKY DWI SEPTIANTO (NIM : 20216016), S2 - Physics-FMIPA
Dibuat : 2018, dengan 9 file

Keyword : Field effect transistor, ionic liquid, lead sulfide, superlattice, quantum dots.

Quantum dots (QD) materials have unique properties due to the formation of discrete energy levels and tunable electronic energy bandgap originated from the quantum confinement effect that occurs in nano-sized materials. These arising properties are totally different from what usually possessed by their bulk form. In bulk, the electronic energy states are continuous. Therefore, QDs are prospective for many applications, such as solar cell, photodetector, light emitting devices, and optoelectronic devices. On the other hand, nowadays chemical processing can produce nanocrystalline materials in colloidal form with high uniformity of particle size with a diameter small enough to reach quantum confinement regime. However, in functionalizing colloidal QD as active materials for electronic devices, there are several important issues to carefully scrutinized. One of the issues is related to the interaction between individual QDs to enable charge carriers to move from one QD to another. This interaction is affected by complex roles of molecular ligands that stabilize the QD, and the formation mechanism of the QD assemblies themselves. Here in this study, the roles of QD assembly formation to enhance their corresponding electronic transport is investigated. Lead sulfide (PbS) QD is utilized as the model system. The assembly is controlled by several deposition techniques that spin-, dip-coating, and liquid-air interfacial assembly method, together with ligand exchange process to enhance the coupling between the QDs. The variations of QD assemblies are characterized by atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM) to probe their morphology. UV-VIS-NIR spectroscopy is used to clarify the optical absorption of the assembly, specifically to check the preservation of the excitonic peak existence. Electrical transport properties of the corresponding assemblies were investigated by using field effect transistor (FET). Besides it is a functional device, a FET is one of the best tools to characterize the intrinsic transport properties of a semiconductor. Both solid-gated FETs and electrolyte-gated FETs were used to provide us the capability to measure the electrical transport characteristics at different charge carrier density regimes to alleviate the fact that that the large surface area of QDs made them possess large number of carrier trap density. We observed strong proportionality between the superlattice assembly quality and the corresponding electronic transport properties. FETs with QDs deposited using liquid-air interface assembly demonstrate the highest carrier mobility values, which are orders of magnitude larger than those demonstrated by the state-of-the-art spin-coated devices. Furthermore, we found that different deposition method will have significant influence on the interaction between the substrate and QD assembly that in the end affects the electron transport of the fabricated FETs. These results will become guidelines for developing diverse electronic devices based on colloidal QD assemblies that relies strongly on controllable assembly.

Deskripsi Alternatif :

Material quantum dots (QD) memiliki sifat unik karena adanya pembentukan tingkat energi diskrit dan celah pita energi yang dapat diatur karena munculnya efek kurungan kuantum pada material berukuran nanometer. Sifat unik tersebut sangat berbeda dari sifat yang ditampilkan oleh bentuk bulk-nya yang memiliki tingkat energi elektronik yang kontinu. Oleh karena itu, QD memiliki prospek aplikasi

yang luas seperti pada sel surya, fotodetektor, perangkat pemancar cahaya, dan perangkat optik-elektronik lainnya. Di sisi lain, pemrosesan secara kimia saat ini telah mampu memproduksi material koloidal QD dengan ukuran partikel yang seragam dan sangat kecil yang cukup untuk mencapai zona kurungan kuantum. Akan tetapi, untuk dapat memfungsikan koloidal QD sebagai material aktif pada

beberapa perangkat elektronik, terdapat beberapa masalah penting yang perlu dicermati. Salah satu masalah tersebut berkaitan dengan interaksi antara individu QD untuk memungkinkan terjadi tranpor muatan pembawa dari satu QD ke QD lainnya. Interaksi ini sangat dipengaruhi oleh molekul ligand yang dapat menstabilkan QD, dan mekanisme pembentukan asembli QD itu sendiri. Pada studi ini, peran dari asembli QD dalam meningkatkan transport muatan pembawa akan diinvestigasi. Timbal sulfida (PbS) QD digunakan sebagai model pada penelitian ini. Asembli QD dikontrol dengan menggunakan beberapa teknik deposisi seperti

spin-coating, dip-coating, dan liquid-air interfacial assembly, bersamaan dengan proses pergantian ligand untuk meningkatkan interaksi antara QD. Variasi deposisi QD dikarakterisasi dengan menggunakan atomic force microscopy (AFM), dan transmission electron microscopy (TEM) untuk mengobservasi morfologi dari asembli QD. Spektroskopi UV-VIS-NIR digunakan untuk mengkonfirmasi absorpsi optik dari asembli QD, lebih detilnya untuk mengklarifikasi puncak

eksitonik. Sifat transport elektronik dari asembli diinvestigasi dengan menggunakan field effect transistor (FET). Di samping dapat difungsikan sebagai perangkat elektronik, FET juga dapat digunakan untuk mengkarakterisasi sifat intrinsik pembawa muatan di dalam material semikonduktor. Dua tipe gate yaitu solid-gated dan electrolyte-gated FET digunakan untuk mendapatkan informasi

karakteristik pembawa muatan yang diinduksi pada rapat muatan yang berbeda. Dari penelitian ini, teramati hubungan linear antara kualitas asembli QD dengan sifat transport elektroniknya. FET dengan QD yang dideposisikan menggunakan

liquid-air interfacial assembly, menunjukan nilai mobilitas elektronik tertinggi, lebih besar satu orde dari FET dengan QD yang dideposiskan dengan metode spincoating. Lebih jauh lagi, kami menemukan bahwa metode deposisi yang berbeda

menghasilkan interaksi berbeda antara substrat dan asembli QD yang sangat berpengaruh pada transport elektronik QD. Hasil ini akan menjadi panduan dalam pengembangan perangkat elektronik lainnya yang berbasis QD.

Copyrights : Copyright (c) 2001 by Perpustakaan Digital ITB. Verbatim copying and distribution of this entire article is permitted by author in any medium, provided this notice is preserved.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id