Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 17/2018

09.07.2018

Significance of encapsulating organic temperature sensors through spatial atmospheric atomic layer deposition for protection against humidity

verfasst von: Mohammad Mutee ur Rehman, Muhammad Muqeet Rehman, Memoon Sajid, Jae-Wook Lee, Kyoung Hoan Na, Jeong Beom Ko, Kyung Hyun Choi

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 17/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Printed organic sensors are of significant importance owing to their simplicity, low cost, easy fabrication and solution processability. However, organic sensors often face the problem of performance degradation when exposed to ambient environment therefore, the effect of humidity needs to be studied for prolonging the lifetime of organic sensors. In this study, we propose atomically thin and highly reliable encapsulation layer on the surface of an organic functional material to enhance its lifetime as a temperature sensing unit. Our organic temperature sensor is based on a conductive and uniform IDT pattern deposited on a glass substrate through advanced printing technology of reverse offset. Thin film of PEDOT:PSS is used as the temperature sensitive functional layer deposited through electrohydrodynamic atomization while the organic thin film was encapsulated with aluminum oxide (Al2O3) through spatial atmospheric atomic layer deposition system (SAALD). The temperature range of the developed sensors was from 25 to 90 °C with relative humidity reaching up to 75% RH. The obtained results exhibited that Al2O3 encapsulation deposited through SAALD significantly enhanced the linearity, repeatability, endurance (50 cycles), retention (1 month) and lifetime of organic temperature sensor as compared to the non-encapsulated sensor. The performance degradation mechanism of non-encapsulated sensor due to humid environment has been discussed in detail. This study contributes an important step forward for preserving the performance and elongating the lifetime of organic electronic devices through a single atomically thin encapsulation.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
2.
3.
4.
Zurück zum Zitat K.H. Choi, H.B. Kim, K. Ali, M. Sajid, G. Uddin Siddiqui, D.E. Chang, H.C. Kim, J.B. Ko, H.W. Dang, Y.H. Doh, Sci. Rep. 5, 15178 (2015)CrossRef K.H. Choi, H.B. Kim, K. Ali, M. Sajid, G. Uddin Siddiqui, D.E. Chang, H.C. Kim, J.B. Ko, H.W. Dang, Y.H. Doh, Sci. Rep. 5, 15178 (2015)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M. Sajid, H.B. Kim, Y.J. Yang, J. Jo, K.H. Choi, Sens. Actuators B 246, 809 (2017)CrossRef M. Sajid, H.B. Kim, Y.J. Yang, J. Jo, K.H. Choi, Sens. Actuators B 246, 809 (2017)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat J. Zhou, D.H. Anjum, L. Chen, X. Xu, I.A. Ventura, L. Jiang, G. Lubineau, J. Mater. Chem. C 2, 9903 (2014)CrossRef J. Zhou, D.H. Anjum, L. Chen, X. Xu, I.A. Ventura, L. Jiang, G. Lubineau, J. Mater. Chem. C 2, 9903 (2014)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat S. Ouyang, Y. Xie, D. Wang, D. Zhu, X. Xu, T. Tan, J. DeFranco, H.H. Fong, J. Polym. Sci. B 52, 1221 (2014)CrossRef S. Ouyang, Y. Xie, D. Wang, D. Zhu, X. Xu, T. Tan, J. DeFranco, H.H. Fong, J. Polym. Sci. B 52, 1221 (2014)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Borghetti, M. Serpelloni, E. Sardini, S. Pandini, Sens. Actuators A 243, 71 (2016)CrossRef M. Borghetti, M. Serpelloni, E. Sardini, S. Pandini, Sens. Actuators A 243, 71 (2016)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat A. Pierre, M. Sadeghi, M.M. Payne, A. Facchetti, J.E. Anthony, A.C. Arias, Adv. Mater. 26, 5722 (2014)CrossRef A. Pierre, M. Sadeghi, M.M. Payne, A. Facchetti, J.E. Anthony, A.C. Arias, Adv. Mater. 26, 5722 (2014)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat X. Zhang, J. Wu, J. Wang, J. Zhang, Q. Yang, Y. Fu, Z. Xie, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 144, 143 (2016)CrossRef X. Zhang, J. Wu, J. Wang, J. Zhang, Q. Yang, Y. Fu, Z. Xie, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 144, 143 (2016)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat K.S. Karimov, Z. Ahmad, F. Touati, M. Mahroof-Tahir, M. Muqeet, Rehman, S. Zameer, Abbas, Chin. Phys. B 24, 116102 (2015)CrossRef K.S. Karimov, Z. Ahmad, F. Touati, M. Mahroof-Tahir, M. Muqeet, Rehman, S. Zameer, Abbas, Chin. Phys. B 24, 116102 (2015)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat R.A. Nawrocki, E.M. Galiger, D.P. Ostrowski, B.A. Bailey, X. Jiang, R.M. Voyles, N. Kopidakis, D.C. Olson, S.E. Shaheen, Org. Electron. 15, 1791 (2014)CrossRef R.A. Nawrocki, E.M. Galiger, D.P. Ostrowski, B.A. Bailey, X. Jiang, R.M. Voyles, N. Kopidakis, D.C. Olson, S.E. Shaheen, Org. Electron. 15, 1791 (2014)CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat I.-H. Ko, S.-J. Kim, J. Lim, S.-H. Yu, J. Ahn, J.-K. Lee, Y.-E. Sung, Electrochim. Acta 187, 340 (2016)CrossRef I.-H. Ko, S.-J. Kim, J. Lim, S.-H. Yu, J. Ahn, J.-K. Lee, Y.-E. Sung, Electrochim. Acta 187, 340 (2016)CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat D. Yu, Y.-Q. Yang, Z. Chen, Y. Tao, Y.-F. Liu, Opt. Commun. 362, 43 (2016)CrossRef D. Yu, Y.-Q. Yang, Z. Chen, Y. Tao, Y.-F. Liu, Opt. Commun. 362, 43 (2016)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M.S. Weaver, L.A. Michalski, K. Rajan, M.A. Rothman, J.A. Silvernail, J.J. Brown, P.E. Burrows, G.L. Graff, M.E. Gross, P.M. Martin, M. Hall, E. Mast, C. Bonham, W. Bennett, M. Zumhoff, Appl. Phys. Lett. 81, 2929 (2002)CrossRef M.S. Weaver, L.A. Michalski, K. Rajan, M.A. Rothman, J.A. Silvernail, J.J. Brown, P.E. Burrows, G.L. Graff, M.E. Gross, P.M. Martin, M. Hall, E. Mast, C. Bonham, W. Bennett, M. Zumhoff, Appl. Phys. Lett. 81, 2929 (2002)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat D. Yang, Y.q. Yang, Y. Duan, P. Chen, C.L. Zang, Y. Xie, D.M. Liu, X. Wang, Y.H. Duan, F.B. Sun, Q. Gao, K.W. Xue, ECS Solid State Lett. 2, R31 (2013)CrossRef D. Yang, Y.q. Yang, Y. Duan, P. Chen, C.L. Zang, Y. Xie, D.M. Liu, X. Wang, Y.H. Duan, F.B. Sun, Q. Gao, K.W. Xue, ECS Solid State Lett. 2, R31 (2013)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat S.M. Jeong, W.H. Koo, S.H. Choi, H.K. Baik, Solid State Electron. 49, 838 (2005)CrossRef S.M. Jeong, W.H. Koo, S.H. Choi, H.K. Baik, Solid State Electron. 49, 838 (2005)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat A.G. Erlat, R.J. Spontak, R.P. Clarke, T.C. Robinson, P.D. Haaland, Y. Tropsha, N.G. Harvey, E.A. Vogler, J. Phys. Chem. B 103, 6047 (1999)CrossRef A.G. Erlat, R.J. Spontak, R.P. Clarke, T.C. Robinson, P.D. Haaland, Y. Tropsha, N.G. Harvey, E.A. Vogler, J. Phys. Chem. B 103, 6047 (1999)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat D.-S. Wuu, T.-N. Chen, C.-C. Wu, C.-C. Chiang, Y.-P. Chen, R.-H. Horng, F.-S. Juang, Chem. Vap. Depos. 12, 220 (2006)CrossRef D.-S. Wuu, T.-N. Chen, C.-C. Wu, C.-C. Chiang, Y.-P. Chen, R.-H. Horng, F.-S. Juang, Chem. Vap. Depos. 12, 220 (2006)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat K. Ali, J. Ali, S.M. Mehdi, K.-H. Choi, Y.J. An, Appl. Surf. Sci. 353, 1186 (2015)CrossRef K. Ali, J. Ali, S.M. Mehdi, K.-H. Choi, Y.J. An, Appl. Surf. Sci. 353, 1186 (2015)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat C. Bali, A. Brandlmaier, A. Ganster, O. Raab, J. Zapf, A. Hübler, Mater. Today Proc. 3, 739 (2016)CrossRef C. Bali, A. Brandlmaier, A. Ganster, O. Raab, J. Zapf, A. Hübler, Mater. Today Proc. 3, 739 (2016)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat C.M. Homenick, R. James, G.P. Lopinski, J. Dunford, J. Sun, H. Park, Y. Jung, G. Cho, P.R.L. Malenfant, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 27900 (2016)CrossRef C.M. Homenick, R. James, G.P. Lopinski, J. Dunford, J. Sun, H. Park, Y. Jung, G. Cho, P.R.L. Malenfant, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 27900 (2016)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat M.M. Rehman, B.-S. Yang, Y. Yang, K.S. Karimov, K.H. Choi, Curr. Appl. Phys. 17, 533 (2017)CrossRef M.M. Rehman, B.-S. Yang, Y. Yang, K.S. Karimov, K.H. Choi, Curr. Appl. Phys. 17, 533 (2017)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat J. Ali, M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, S. Aziz, K.H. Choi, Physica B 531, 223 (2018)CrossRef J. Ali, M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, S. Aziz, K.H. Choi, Physica B 531, 223 (2018)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, M.M. ur Rehman, H.B. Kim, Y.H. Doh, K.H. Choi, Mater. Res. Bull. 105, 28 (2018)CrossRef M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, M.M. ur Rehman, H.B. Kim, Y.H. Doh, K.H. Choi, Mater. Res. Bull. 105, 28 (2018)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat G.U. Siddiqui, M.M. Rehman, K.H. Choi, Polymer (Guildford) 100, 102 (2016)CrossRef G.U. Siddiqui, M.M. Rehman, K.H. Choi, Polymer (Guildford) 100, 102 (2016)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat G.U. Siddiqui, M.M. Rehman, K.H. Choi, J. Mater. Chem. C 5, 5528 (2017)CrossRef G.U. Siddiqui, M.M. Rehman, K.H. Choi, J. Mater. Chem. C 5, 5528 (2017)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Y.J. Yang, M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, K.H. Na, K.H. Choi, Curr. Appl. Phys. 17, 1733 (2017)CrossRef Y.J. Yang, M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, K.H. Na, K.H. Choi, Curr. Appl. Phys. 17, 1733 (2017)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat G.U. Siddiqui, M.M. Rehman, Y.-J. Yang, K.H. Choi, J. Mater. Chem. C. 5, 862 (2017)CrossRef G.U. Siddiqui, M.M. Rehman, Y.-J. Yang, K.H. Choi, J. Mater. Chem. C. 5, 862 (2017)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, J.Z. Gul, S.-W. Kim, J.H. Lim, K.H. Choi, Sci. Rep. 6, 36195 (2016)CrossRef M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, J.Z. Gul, S.-W. Kim, J.H. Lim, K.H. Choi, Sci. Rep. 6, 36195 (2016)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, S. Kim, K.H. Choi, J. Phys. D 50, 335104 (2017)CrossRef M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, S. Kim, K.H. Choi, J. Phys. D 50, 335104 (2017)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, Y.H. Doh, K.H. Choi, Semicond. Sci. Technol. 32, 095001 (2017)CrossRef M.M. Rehman, G.U. Siddiqui, Y.H. Doh, K.H. Choi, Semicond. Sci. Technol. 32, 095001 (2017)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat G.U. Siddiqui, M. Sajid, J. Ali, S.W. Kim, Y.H. Doh, K.H. Choi, Sens. Actuators B 266, 354 (2018)CrossRef G.U. Siddiqui, M. Sajid, J. Ali, S.W. Kim, Y.H. Doh, K.H. Choi, Sens. Actuators B 266, 354 (2018)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat F. Zhang, W. Yang, A. Pang, Z. Wu, H. Qi, J. Yao, Z. Fan, J. Shao, Appl. Surf. Sci. 254, 6410 (2008)CrossRef F. Zhang, W. Yang, A. Pang, Z. Wu, H. Qi, J. Yao, Z. Fan, J. Shao, Appl. Surf. Sci. 254, 6410 (2008)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat M.M. ur Rehman, K.T. Kim, K.H. Na, K.H. Choi, Appl. Surf. Sci. 422, 273 (2017)CrossRef M.M. ur Rehman, K.T. Kim, K.H. Na, K.H. Choi, Appl. Surf. Sci. 422, 273 (2017)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat T. Vuorinen, J. Niittynen, T. Kankkunen, T.M. Kraft, M. Mäntysalo, Sci. Rep. 6, 35289 (2016)CrossRef T. Vuorinen, J. Niittynen, T. Kankkunen, T.M. Kraft, M. Mäntysalo, Sci. Rep. 6, 35289 (2016)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat M.D. Dankoco, G.Y. Tesfay, E. Benevent, M. Bendahan, Mater. Sci. Eng. B 205, 1 (2016)CrossRef M.D. Dankoco, G.Y. Tesfay, E. Benevent, M. Bendahan, Mater. Sci. Eng. B 205, 1 (2016)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat A. Benchirouf, S. Palaniyappan, R. Ramalingame, P. Raghunandan, T. Jagemann, C. Müller, M. Hietschold, O. Kanoun, Sens. Actuators B 224, 344 (2016)CrossRef A. Benchirouf, S. Palaniyappan, R. Ramalingame, P. Raghunandan, T. Jagemann, C. Müller, M. Hietschold, O. Kanoun, Sens. Actuators B 224, 344 (2016)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat P. Kuberský, T. Syrový, A. Hamáček, S. Nešpůrek, J. Stejskal, Procedia Eng. 120, 614 (2015)CrossRef P. Kuberský, T. Syrový, A. Hamáček, S. Nešpůrek, J. Stejskal, Procedia Eng. 120, 614 (2015)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat U. Ail, M.J. Jafari, H. Wang, T. Ederth, M. Berggren, X. Crispin, Adv. Funct. Mater. 26, 6288 (2016)CrossRef U. Ail, M.J. Jafari, H. Wang, T. Ederth, M. Berggren, X. Crispin, Adv. Funct. Mater. 26, 6288 (2016)CrossRef
45.
47.
Zurück zum Zitat T. Takano, H. Masunaga, A. Fujiwara, H. Okuzaki, T. Sasaki, Macromolecules 45, 3859 (2012)CrossRef T. Takano, H. Masunaga, A. Fujiwara, H. Okuzaki, T. Sasaki, Macromolecules 45, 3859 (2012)CrossRef
Metadaten
Titel
Significance of encapsulating organic temperature sensors through spatial atmospheric atomic layer deposition for protection against humidity
verfasst von
Mohammad Mutee ur Rehman
Muhammad Muqeet Rehman
Memoon Sajid
Jae-Wook Lee
Kyoung Hoan Na
Jeong Beom Ko
Kyung Hyun Choi
Publikationsdatum
09.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 17/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9572-4

Weitere Artikel der Ausgabe 17/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 17/2018 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt