ИСТИНА

Основной целью Проекта является разработка подхода к созданию печатного полимерного полевого транзистора для использования в качестве высокочувствительного газового сенсора, а также выявление фундаментальной взаимосвязи между химическим строением аддитивных слоев, их морфологией и структурой, и проявляемыми сенсорными свойствами. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Разработать подход к последовательной печати аддитивных полимерных слоев (диэлектрик, проводящие контакты, полупроводник) печатного полевого транзистора: подобрать оптимальные составы чернил и режимы печати; 2. Обеспечить достаточные адгезивные свойства напечатанных аддитивных слоев друг к другу и к поверхности подложки; 3. Измерить электрические свойства напечатанных полимерных транзисторов в чистом воздухе и в присутствии малых концентраций токсичных газов; 4. Определить взаимосвязи между химическим строением аддитивных слоев, их морфологией и структурой, и проявляемыми сенсорными свойствами в атмосфере сухого и влажного воздуха.

The proposed Project is devoted to the conversion from traditional silicon to modern printing technologies that would allow the creation of highly sensitive gas sensors for various purposes based on printed polymer field effect transistors (PPFET). The relevance of the work is due to the growing demand for gas sensors with a wide range of applications: indoor and outdoor air quality control, identification of exhaled air markers for early diagnosis of respiratory system diseases, food quality control in the food industry and many others. Printing technologies allow to create environmentally friendly, safe and easy to use, portable, flexible, easily scalable and cheap sensors, which makes them attractive to a wide range of users. The transition from silicon technology to printing one will help to avoid a number of typical difficulties for traditional silicon FET fabrication: the cost of expensive equipment for contact deposition, impossibility to make sensors flexible and easily change their architecture. The idea of the Project is to apply our previous successful experience obtained in creation of gas sensors based on organic field-effect transistors on silicon substrates to printing technologies. As a result of the project, it is expected that an approach to the creation of printed polymer field-effect transistors will be developed, on the basis of which a series of PPFETs with a semiconducting layer based on organosilicon derivatives of benzothienobenzothiophenes will be printed. Their electrical properties will be investigated both in clean air and in the presence of low concentrations of toxic gases (sulfur and nitrogen oxides, ammonia) in an atmosphere of dry and humid air. The obtained results will reveal the fundamental relationship between the chemical structure of the functional layers in the composition of the PPFET, their morphology and structure, and their manifested sensory properties, which will open the way to the targeted design of polymer printed gas sensors for various target applications.

Ожидается, что к концу проекта будет разработан простой, быстрый и масштабируемый подход к изготовлению полимерных печатных транзисторов для использования их в качестве газовых сенсоров. С использованием разработанного подхода будет напечатан представительный ряд полимерных ПТ с полупроводниковым слоем на основе кремнийорганических производных бензотиенобензотиофенов. Будут исследованы морфология каждого из аддитивных слоев и электрические свойства напечатанных ПППТ как в чистом воздухе, так и в присутствии малых концентраций токсичных газов (оксиды серы и азота, аммиак) в атмосфере сухого и влажного воздуха. Полученные результаты позволят выявить фундаментальную взаимосвязь между химическим строением функциональных слоев в составе ПППТ (диэлектрическим, проводящим и полупроводниковым), их морфологией и структурой, и проявляемыми сенсорными свойствами на различные газы. Фундаментальное понимание перечисленных взаимосвязей позволит определить механизмы взаимодействия полимерных полупроводниковых слоев с различными летучими соединениями, что должно открыть путь к целенаправленному дизайну полимерных печатных газовых сенсоров для различных целевых применений. Анализ мировой научной литературы последних лет показал, что разработка подходов к изготовлению органических печатных электронных устройств является крайне актуальной, при этом возможность использования таких устройств в качестве газовых сенсоров остается практически неизученной. На наш взгляд, это связано с недостаточным фундаментальным базисом, который должен быть положен в основу данного направления. В результате выполнения проекта планируется публикация не менее 2 статей в журналах, индексируемых в одной из систем цитирования Web of Science, Scopus или в перечень ВАК, а также результаты проекта будут представлены в виде доклада на двух международных конференциях по тематике Проекта. В течение года после окончания второго этапа реализации проекта, диссертация на соискание ученой степени кандидата наук будет принята к защите диссертационным советом ИСПМ РАН.