Electronic systems that use rugged lightweight plastics potentially offer attractive characteristics (low-cost processing, mechanical flexibility, large area coverage, etc.) that are not easily achieved with established silicon technologies. This paper summarizes work that demonstrates many of these characteristics in a realistic system: organic active matrix backplane circuits (256 transistors) for large ( approximately 5 x 5-inch) mechanically flexible sheets of electronic paper, an emerging type of display. The success of this effort relies on new or improved processing techniques and materials for plastic electronics, including methods for (i) rubber stamping (microcontact printing) high-resolution ( approximately 1 microm) circuits with low levels of defects and good registration over large areas, (ii) achieving low leakage with thin dielectrics deposited onto surfaces with relief, (iii) constructing high-performance organic transistors with bottom contact geometries, (iv) encapsulating these transistors, (v) depositing, in a repeatable way, organic semiconductors with uniform electrical characteristics over large areas, and (vi) low-temperature ( approximately 100 degrees C) annealing to increase the on/off ratios of the transistors and to improve the uniformity of their characteristics. The sophistication and flexibility of the patterning procedures, high level of integration on plastic substrates, large area coverage, and good performance of the transistors are all important features of this work. We successfully integrate these circuits with microencapsulated electrophoretic "inks" to form sheets of electronic paper.

An essential aspect of the development of organic-based electronics is the synthetic chemistry devised for the preparation of the semiconductor materials responsible for the activity of organic field-effect transistors. Access to organic semiconductors in sufficient purity and variety has led to breakthroughs in solid-state physics and circuit realization. In this Account, we review the synthetic methods that have been most useful for preparing a range of semiconductors, including thiophene-based oligomers, several kinds of fused rings, and polymers. The tradeoff between process efficiency and target purity is emphasized.

A major challenge to increasing bandwidth in optical telecommunications is to encode electronic signals onto a lightwave carrier by modulating the light up to very fast rates. Polymer electro-optic materials have the necessary properties to function in photonic devices beyond the 40-GHz bandwidth currently available. An appropriate choice of polymers is shown to effectively eliminate the factors contributing to an optical modulator's decay in the high-frequency response. The resulting device modulates light with a bandwidth of 150 to 200 GHz and produces detectable modulation signal at 1.6 THz. These rates are faster than anticipated bandwidth requirements for the foreseeable future.

We show that organic thin-film transistors have suitable properties for use in gas sensors. Such sensors possess sensitivity and reproducibility in recognizing a range of gaseous analytes. A wealth of opportunities for chemical recognition arise from the variety of mechanisms associated with different semiconductor–analyte interactions, the ability to vary the chemical constitution of the semiconductor end/side groups, and also the nature of the thin-film morphology.

The past two years have been a time of dramatic growth in the field of organic and printable electronics. This review summarizes the most recent advances in the design, application, and understanding of semiconducting materials relevant to this technology. Pentacene, other organic molecular solids, solution-deposited oligomers and polymers, and higher mobility inorganic and nanostructured materials are discussed. In addition, scientific investigations of single-crystal properties and contact barriers are covered, and the most advanced organic-based circuits are pointed out.

Organic field-effect transistors have been developed that function as either n-channel or p-channel devices, depending on the gate bias. The two active materials are alpha-hexathienylene (alpha-6T) and C(60). The characteristics of these devices depend mainly on the molecular orbital energy levels and transport properties of alpha-6T and C(60). The observed effects are not unique to the two materials chosen and can be quite universal provided certain conditions are met. The device can be used as a building block to form low-cost, low-power complementary integrated circuits.

Newly commercialized PEDOT:PSS products CLEVIOS PH1000 and FE-T, among the most conducting of polymers, show unexpectedly higher Seebeck coefficients than older CLEVIOS P products that were studied by other groups in the past, leading to promising thermoelectric (TE) power factors around 47 μW/m K2 and 30 μW/m K2 respectively. By incorporating both n and p type Bi2Te3 ball milled powders into these PEDOT:PSS products, power factor enhancements for both p and n polymer composite materials are achieved. The contact resistance between Bi2Te3 and PEDOT is identified as the limiting factor for further TE property improvement. These composites can be used for all-solution-processed TE devices on flexible substrates as a new fabrication option.

Angewandte Chemie International EditionVolume 42, Issue 33 p. 3900-3903 Communication Building Blocks for n-Type Organic Electronics: Regiochemically Modulated Inversion of Majority Carrier Sign in Perfluoroarene-Modified Polythiophene Semiconductors† Antonio Facchetti Dr., Antonio Facchetti Dr. Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this authorMyung-Han Yoon, Myung-Han Yoon Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this authorCharlotte L. Stern Dr., Charlotte L. Stern Dr. Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this authorHoward E. Katz Dr., Howard E. Katz Dr. Bell Laboratories, Lucent Technologies, Murray Hill, NJ 07974, USASearch for more papers by this authorTobin J. Marks Prof. Dr., Tobin J. Marks Prof. Dr. [email protected] Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this author Antonio Facchetti Dr., Antonio Facchetti Dr. Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this authorMyung-Han Yoon, Myung-Han Yoon Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this authorCharlotte L. Stern Dr., Charlotte L. Stern Dr. Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this authorHoward E. Katz Dr., Howard E. Katz Dr. Bell Laboratories, Lucent Technologies, Murray Hill, NJ 07974, USASearch for more papers by this authorTobin J. Marks Prof. Dr., Tobin J. Marks Prof. Dr. [email protected] Department of Chemistry and, the Materials Research Center, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, IL, 60208-3113, USA, Fax: (+1) 847-491-2290Search for more papers by this author First published: 22 August 2003 https://doi.org/10.1002/anie.200351253Citations: 392 † We thank DARPA (N00421-98-1187), ONR (N00014-02-1-0909), and the NSF-MRSEC program through the Northwestern Materials Research Center (DMR-0076097) for support of this research. Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Graphical Abstract A new family of perfluoroarene-modified thiophene semiconductors 1–3 has been synthesized to assess the influence of perfluoroarene introduction and regiochemistry on molecular and thin-film transistor properties. Compound 1 is an n-type semiconductor with a mobility approaching 0.1 cm2 V−1 s−1 whereas 2 and 3 exhibit p-type behavior. These results show that the origin of n-type carrier mobility is not solely a consequence of solution/film LUMO and HOMO energies. Citing Literature Supporting Information Supporting information for this article is available on the WWW under http://www.wiley-vch.de/contents/jc_2002/2003/z51253_s.pdf or from the author. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume42, Issue33August 25, 2003Pages 3900-3903 RelatedInformation

This review covers fabrication and performance of organic-based field-effect transistors (FETs). The electronic states of organic solids, crystal growth processes, film alignment and morphology, and charge transport mechanisms are discussed. Discontinuities in the active layers and nonidealities in the device behavior are highlighted, and are presented as opportunities for further physical chemistry investigation.