Modeling of the water-gated organic field-effect transistor
- Reference number
- IMF11-0052
- Start and end dates
- 110701-140630
- Amount granted
- 79 795 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
This project aims at a better understanding of the mechanisms involved in electrolyte-gated organic field-effect transistors (EGOFET) and their behavior when used in biosensing applications. In such devices, a charge separation occurs at two interfaces: the electrolyte/gate interface and the electrolyte/semiconductor interface. Because organic semiconductors used may be electroactive, i.e. charges (ions) present in the electrolyte may penetrate into the material and induce a faradic current not only between source and gate but also between source and drain. All this leads to a mixing of different electrical processes that are very difficult to differentiate using a classical current-voltage setup. To overcome this difficulty, we propose to use impedance spectroscopy (IS, in a two-electrode setup) in combination with electrochemical impedance spectroscopy (EIS, in a three-electrode configuration), which will allow to differentiate each process. Various semiconductors suitable for biological species anchoring will be tested in an EGOFET configuration and using cyclic voltammetry. Impedance spectroscopies (IS and EIS) would also be performed and the behavior of those semiconductors upon detection of biological species will be studied. Resulting parameters will be used to model the working principle of such devices and the transduction mechanism involved.
Popular science description
Detta projekt avser att etablera en bättre förståelse för de mekanismer som styr funktionen i elektrolyt-baserade organiska fälteffekt-transistorer (EGOFET) samt deras karakteristik då de utnyttjas i bio-sensorer. I dessa komponenter sker laddningspolarisering vid två gränsytor, vid elektrolyt-halvledaren samt vid elektrolyt-styret. Eftersom organiska halvledare representerar kanalen i dessa transistorer finns risk för faradisk ström både mellan elektroderna som separerar kanalen samt mellan elektroderna och styret. Detta leder då till blandning av signaler vilka är svåra att separera vid traditionell adressering av EGOFET-transistorer. Vi föreslår att i ett samarbetsprojekt mellan Paris-Diderot och Linköpings Universitet utnyttja två-elektrods- respektive tre-elektrods-impedansspektroskopi för att differentiera mellan de olika strömsignalerna och på så sätt förstå mekanismerna i EGOFET-komponenter. Vi avser att inkludera olika organiska halvledare i komponenter. Dessa material innehåller olika molekylära grupper vilka definierar dockningsstation för olika biologiska receptorer. Impedansspektroskopi kommer dessutom att appliceras på komponenter vilka innehåller dessa organiska halvledare då de exponeras för olika biologiska system. Resultaten kommer att definiera grunden för vidare modellering av komponenter och sensorer.