Organické materiály pro organické polem řízené tranzistory a elektrochemické transistory

Abstract

Tato práce je zaměřena na studium vlastností organických polovodivých materiálů se zaměřením na jejich vodivost a pohyblivost nosičů náboje. Hlavním cílem této práce je objasnit vztah mezi chemickou strukturou organických polovodičů a jejich vlastnostmi. Teoretická část práce je zaměřena na základy organických polovodičů, transport náboje a přehled vlastností organických polovodivých materiálů, které vedly k jejich aplikaci v polních a elektrochemických tranzistorech. Experimentální část představuje přehled použitých materiálů, způsoby jejich přípravy a charakterizační metody. V rámci výsledkové části bylo vyvinuto nebo optimalizováno několik metod pro přípravu tenkých vrstev a následně byl studován jejich vliv na výkon organických polem řízených tranzistorů. Byly charakterizovány a diskutovány relevantní vlastnosti nových organických polovodivých materiálů se zaměřením na pohyblivost nosičů náboje. Byla charakterizována a diskutována biokompatibilita několika organických polovodičů. Elektrické vlastnosti, stabilita a biokompatibilita elektroaktivních polymerních inkoustů na bázi PEDOT:PSS byla charakterizována a diskutována s ohledem na jejich možné použití v bioelektronice. Nakonec byl zkonstruován organický bioelektronický senzor pro detekci fyziologické odpovědi kardiomyocytů na základě studovaných materiálů.

This work is aimed to the study of the properties of organic semiconducting materials with a focus on their conductivity and mobility of charge carriers. The main goal of this thesis is to elucidate the relationship between the chemical structure of organic semiconductors and their properties. The theoretical part of this work is focused on the basics of organic semiconductors, charge transport and a review of the properties of organic semiconducting materials which have led to their application in field-effect and electrochemical transistors. The experimental part presents the overview of the materials used, the methods for their preparation and characterization methods. Within the result part, several methods for thin-film preparation were developed or optimize and subsequently their effect on the performance of organic field-effect transistors were studied. The relevant properties of novel organic semiconducting materials were characterized and discussed with focus on the charge carrier mobility. The biocompatibility of several organic semiconductors were characterized and discussed. Electrical properties, stability and biocompatibility of electroactive polymer inks based on PEDOT:PSS was characterized and discussed with respect to their possible application in bioelectronics. Finally, the organic bioelectronic sensor for detection of the physiological response of cardiomyocytes based on studied materials were constructed.