| Development of inkjet printing technology for fully solution process dedicated to organic electronic circuits (Développement d’un procédé de fabrication par impression jet d’encre pour la fabrication de circuit électronique à base de matériaux organiques) Moon, Seung Jae - (2020-06-17) / Universite de Rennes 1, Hoseo University (Corée du Sud) Development of inkjet printing technology for fully solution process dedicated to organic electronic circuits
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Jacques, Emmanuel; Bae, Byung Seong Discipline : Électronique Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATHSTIC Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : Impression jet d’encre, Transistors couches minces organiques, Circuits numériques organiques
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Résumé : L’objectif de cette thèse était de démontrer les potentialités du procédé technologique d’impression jet d’encre pour la fabrication de circuits numériques à base de matériaux organiques. Une première étape sur le développement d’une structure de transistor couches minces organiques (OTFTs) fabriquée par impression jet d’encre a permis d’appréhender les mécanismes d’intéraction entre les différents matériaux déposés en solution. A partir de cette étude, la structure a pu être optimisée afin d’obtenir des performances électriques uniformes et reproductibles. Les transistors en couches minces organiques ont ensuite été modélisés électriquement à l’aide d’un modèle simple (Aim-Extract, Aim-Spice). La comparaison entre caractérisations et simulations électriques ont démontré la possibilité de prédire le comportement électrique de la structure OTFT imprimée. A partir de ce modèle, des portes logiques élémentaires ont été simulées puis fabriquées par la technologie d’impression jet d’encre. Les limitations en termes de temps de réponse des circuits et de tensions d’alimentation ont ainsi pu être déterminés. Finalement, des circuits électroniques combinatoires et séquentiels plus complexes, tel que des multiplexeurs et des bascules de type D, ont été fabriqués et caractérisés. La démarche employée au cours de cette étude, à savoir, l’optimisation de la structure OTFT, la modélisation électrique et la fabrication d’un circuit électronique complet a démontré les potentialités de l’impression jet d’encre pour la réalisation d’électronique bas-coût, grande surface, entièrement additive et potentiellement flexible. Abstract : The main objective of this study was to demonstrate the capability of inkjet printing technology to fabricate organic based digital circuits. At first, development of an Organic Thin Film Transistor structure (OTFTs) fabricated with inkjet printing technology has highlighted interaction mechanisms between materials deposited with a fully solution process. From this study, the structure has been optimized to obtain uniform and reproducible electrical performance. The organic Thin Film Transistors were then electrically modeled using a simple model (Aim-Extract, Aim-Spice). The comparison between electrical characterizations and simulations has demonstrated the possibility to predict electrical behavior of printed OTFT. From this model, elementary logic gates were simulated and then fabricated by inkjet printing technology. Time response and supply voltage of such circuit has been determined. Finally, more complex combinational and sequential electronic circuits, such as multiplexers and D-latch, were fabricated and characterized. The Experimental protocol used in this study dealing with: i) OTFT electrical optimization, ii) electrical modeling and iii) electronic circuit fabrication has demonstrated the ability of inkjet printing to reach low-cost, large area, fully additive and potentially flexible electronics. | |||