Desenvolvimento de transistores verticais de efeito de campo com eletrólito no gate para fotodetectores UV

• Processo: 20/12282-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Neri Alves
• Beneficiário: Douglas Henrique Vieira
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Presidente Prudente. Presidente Prudente , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/06645-5 - Transistores eletrolíticos produzidos sobre substratos à base de celulose para uma eletrônica sustentável, BE.EP.DR
• Assunto(s): Dispositivos eletrônicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dispositivos eletrônicos | eletrólito | Eletrônica impressa | fotodetector | Sensor de radiação | Transistor | Dispositivos eletrônicos

Resumo

O transistor é um elemento de grande importância para a eletrônica, sendo responsável por funções como amplificação de sinal e chaveamento. No contexto da eletrônica alternativa ao silício, surge uma demanda por transistores que possam ser impressos, flexíveis, transparentes, orgânicos ou obtidos por precursores orgânicos e que possam ser integrados em embalagens inteligentes, adornos ou vestuário. Nesse sentido, destaca-se na literatura uma abordagem muito recente que visa à junção de duas configurações bem sucedidas, que são: os transistores com eletrólito no gate e os transistores verticais, resultando nos chamados transistores verticais de efeito de campo com eletrólito no gate (VEGTs). A junção do eletrólito com a arquitetura vertical permite: contornar problemas de corrente de fuga, aumentar a capacitância, obter canal de nanômetros de espessura, aplicações biológicas e em sensores de radiação, boa velocidade de comutação e atingir valores de transcondutância tão altos quanto 814 S/m. O desafio de produzir bons VEGTs passa pelo estudo individual das três camadas principais: eletrodo intermediário, semicondutor e eletrólito. Existem muitos materiais promissores nesse sentido e a sua escolha depende da aplicação desejada. Para fotodetecção de radiação ultravioleta (UV) o óxido de zinco (ZnO) tem se destacado pela possibilidade de ser obtido a partir de precursores orgânicos que podem ser processados por solução e depositado por impressão. E para fotodetecção de UV profundo destaca-se o oxido de gálio (Ga2O3), que também pode ser obtido por precursores orgânicos e depositado por impressão. Como alternativa para eletrodos baseados em carbono destacam-se o grafeno e os nanotubos de carbono e como alternativa para os dielétricos, destacam-se os eletrólitos a base de celulose. A proposta do presente projeto de doutorado é desenvolver e estudar a versão impressa dos VEGTs para fotodetecção UV, visando um melhor desempenho, estabilidade física, ciclabilidade e reprodutibilidade.

Publicações científicas

(18)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

NOGUEIRA, GABRIEL L.; VIEIRA, DOUGLAS H.; MORAIS, ROGERIO M.; SERBENA, JOSE P. M.; SEIDEL, KELI F.; ALVES, NERI. Sub-1 V, Electrolyte-Gated Vertical Field Effect Transistor Based on ZnO/AgNW Schottky Contac. IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, v. 42, n. 12, p. 1790-1793, DEC 2021. (20/12282-4, 18/02037-2)

MORAIS, ROGERIO; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; KLEM, MAYKEL DOS SANTOS; GASPAR, CRISTINA; PEREIRA, LUIS; MARTINS, RODRIGO; ALVES, NERI. Printed in-plane electrolyte-gated transistor based on zinc oxide. Semiconductor Science and Technology, v. 37, n. 3, MAR 1 2022. (20/12282-4, 18/02604-4)

FERNANDES, JOSE DIEGO; MACEDO, WAGNER COSTA; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; FURINI, LEONARDO NEGRI; ALVES, NERI. Determination of the supramolecular arrangement of Dinaphtho [2,3-b:2?,3?-f]thieno[3,2-b]thiophene films fabricated by Physical Vapor Deposition and possible implications for electronic devices. Thin Solid Films, v. 772, p. 9-pg., 2023-03-21. (20/12282-4, 14/11410-8, 14/11408-3, 13/14262-7, 18/22214-6, 20/12060-1)

MORAIS, ROGERIO MIRANDA; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; OZORIO, MAIZA DA SILVA; PEREIRA, LUIS; MARTINS, RODRIGO; ALVES, NERI. UV-Assisted Annealing Effect on the Performance of an Electrolyte-Gated Transistor Based on Inkjet Printed ZnO Nanoparticles Blended With Zinc Nitrate. IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, v. 69, n. 3, p. 7-pg., 2022-01-12. (20/12282-4)

MORAIS, ROGERIO MIRANDA; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; OZORIO, MAIZA DA SILVA; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; ROLLO, ANDREW; KETTLE, JEFF; ALVES, NERI. Green, Biodegradable, and Flexible Resistive Heaters-Based Upon a Novel Laser-Induced Graphene Manufacturing Process. ADVANCED SUSTAINABLE SYSTEMS, v. 8, n. 10, p. 10-pg., 2024-05-27. (20/12282-4, 22/12332-7)

DIAS, JOSE DIEGO FERNANDES; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; SERGHIOU, THEODOROS; RIVAS, CARLOS J.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; JIMENEZ, LILIANA B.; ALVES, NERI; KETTLE, JEFF. Influence of the Chemical Structure of Perylene Derivatives on the Performance of Honey-Gated Organic Field-Effect Transistors (HGOFETs) and Their Application in UV Light Detection. ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS, v. N/A, p. 12-pg., 2024-11-22. (20/12282-4, 13/14262-7, 18/02604-4, 22/14423-0)

BERTOLDO, LUIS H. T.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; VIEIRA, DOUGLAS H.; KLEM, MAYKEL S.; OZORIO, MAIZA S.; ALVES, NERI. Analytical study of a solution-processed diode based on ZnO nanoparticles using multi-walled carbon nanutubes as Schottky contact. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, v. 33, n. 18, p. 11-pg., 2022-05-23. (18/02037-2, 21/01548-6, 18/02604-4, 20/12282-4)

OZORIO, MAIZA S.; VIEIRA, DOUGLAS H.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; MARTIN, CIBELY S.; ALVES, NERI; CONSTANTINO, CARLOS J. L.. Effect of the gate electrodes/water interface on the performance of ZnO-based water gate field-effect transistors. MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING, v. 151, p. 9-pg., 2022-08-18. (20/12282-4, 18/22214-6)

OZORIO, MAIZA S.; RUBIRA, RAFAEL J. G.; VIEIRA, DOUGLAS H.; MARTIN, CIBELY S.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.. Potential of electrolyte-gated transistors for anionic molecule detection: proof of concept using dye solution. JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS, v. 57, n. 5, p. 8-pg., 2024-02-02. (18/22214-6, 20/05423-0, 21/01161-4, 20/12282-4)

VIEIRA, DOUGLAS H.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; OZORIO, MAIZA S.; FERNANDES, JOSE D.; SEIDEL, KELI F.; SERBENA, JOSE P. M.; ALVES, NERI. A performance comparison between honey and water as electrolytic dielectrics for ZnO liquid-gated transistors. APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING, v. 129, n. 4, p. 10-pg., 2023-04-01. (20/12282-4)

FURINI, LEONARDO NEGRI; FERNANDES, JOSE DIEGO; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; MORATO, LUIS FERNANDO DO CARMO; ALVES, NERI; CONSTANTINO, CARLOS JOSE LEOPOLDO. Combining Impedance Spectroscopy and Information Visualization Methods to Optimize the Detection of Carbendazim Using Layer-by-Layer Films. CHEMOSENSORS, v. 11, n. 4, p. 17-pg., 2023-04-01. (20/12060-1, 20/12282-4, 18/22214-6)

VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; OZORIO, MAIZA DA SILVA; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; ALVES, NERI. Impedance spectroscopy analysis of poly(3-hexylthiophene): TIPS-pentacene blends in different ratios. PHYSICA B-CONDENSED MATTER, v. 623, DEC 15 2021. (20/12282-4)

VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; NASCIMENTO, MAYK RODRIGUES; FUGIKAWA-SANTOS, LUCAS; ALVES, NERI. Charge-trap memory effect in spray deposited ZnO-based electrolyte-gated transistors operating at low voltage. CURRENT APPLIED PHYSICS, v. 53, p. 8-pg., 2023-07-08. (20/12282-4, 19/08019-9)

MORAIS, ROGERIO; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; GASPAR, CRISTINA; PEREIRA, LUIS; MARTINS, RODRIGO; ALVES, E. NERI. Influence of paper surface characteristics on fully inkjet printed PEDOT:PSS-based electrochemical transistors. Semiconductor Science and Technology, v. 36, n. 12, DEC 2021. (20/12282-4)

SERGHIOU, THEODOROS; FERNANDES, JOSE DIEGO; KARTHIKEYAN, VAITHINATHAN; ASSI, DANI S.; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; ALVES, NERI; KETTLE, JEFF. Sustainable and Tunable Synaptic Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Transistors (EGOFETs) for Light Adaptive Visual Perceptive Systems. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, v. N/A, p. 12-pg., 2025-01-08. (20/12282-4, 13/14262-7, 22/14423-0, 20/12060-1, 18/02604-4)

VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; MORAIS, ROGERIO MIRANDA; FUGIKAWA-SANTOS, LUCAS; SEIDEL, KELI FABIANA; ALVES, NERI. ZnO-based electrolyte-gated transistor (EGT) applied as multiparametric UV-sensing device. SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL, v. 347, p. 9-pg., 2022-11-11. (19/08019-9, 20/12282-4, 18/02037-2, 18/04169-3)

VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; MERCES, LEANDRO; BUFON, CARLOS CESAR BOF; ALVES, NERI. Electrolyte-Gated Vertical Transistor Charge Transport Enables Photo-Switching. ADVANCED ELECTRONIC MATERIALS, v. 10, n. 6, p. 12-pg., 2024-01-20. (20/12282-4, 18/18136-0, 22/12332-7, 17/02317-2)

FERNANDES, JOSE DIEGO; VIEIRA, DOUGLAS HENRIQUE; KLEM, MAYKEL DOS SANTOS; ALVES, NERI. Dinaphtho[2,3-b:2 & PRIME;,3 & PRIME;-f]thieno[3,2-b]thiophene photoresistor: Generation of photocarriers and charge trapping. MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING, v. 165, p. 10-pg., 2023-06-06. (20/12060-1, 13/14262-7, 20/12282-4, 18/02604-4)