Первые биполярные транзисторы из органических материалов • Реестр

Ученые из Германии утверждают, что разработали биполярные транзисторы из органических материалов, открыв путь к гибкой и прозрачной электронике.

В ходе исследования, проведенного Шу-Джен Ван, постдокторантом Технического университета Дрездена, был создан органический биполярный переходной транзистор с использованием легированного рубрена. Это могло бы помочь полупроводниковой промышленности перейти на органические материалы, расширив доступ к широкой библиотеке материалов для создания электронных устройств.

Транзисторы являются основой современных цифровых схем и, проще говоря, позволяют одному сигналу управлять другим. Они могут усиливать сигнал или переключаться между состояниями «включено» и «выключено», управляя током носителей заряда, которыми являются либо электроны, либо их положительные аналоги (дырки), либо и то, и другое.

Существует два широких класса транзисторов: полевые транзисторы и биполярные транзисторы. Большинство транзисторов изготовлены из неорганического материала – чаще всего из кремния. На протяжении десятилетий исследователи начали изучать использование органических материалов для создания транзисторов, которые могли бы создавать гибкие или прозрачные системы, но только полевые транзисторы были успешно перенесены на новый набор материалов.

«Достижение высокой подвижности [носителей заряда] несложно для неорганических материалов, таких как кремний, но более сложно для органических материалов. Тем не менее, с момента первого изготовления органического транзистора, органического солнечного элемента и органического светодиода в В 1980-х годах был достигнут огромный прогресс в области органической электроники, в частности в индустрии OLED-дисплеев», — объяснили Джули Эврар и Барри Рэнд с факультета электротехники и вычислительной техники Принстонского университета.

«Раньше попытки создать органические транзисторы с биполярным переходом не предпринимались, поскольку подвижность носителей заряда в органических полупроводниках низка по сравнению с неорганическими полупроводниками», — сказали они.

«Тогда задача состоит в том, чтобы изготовить функциональный биполярный переходной транзистор путем разработки органического материала с высокой подвижностью для обоих [типов] носителей», — говорят комментаторы. Поскольку низкая подвижность органических материалов частично обусловлена ​​отсутствием кристаллического порядка, исследователи объяснили, что эти пленки были созданы на тонкой (около 20 нанометров) кристаллической матрице органического полупроводника, известного как рубрен.

Дополнительным преимуществом работы стало то, что исследователи смогли измерить полупроводниковое свойство материала, известное как диффузионная длина неосновных носителей, которое ранее не исследовалось в органических полупроводниках.

«Исследование Ванга и его коллег предполагает, что органический биполярный переходной транзистор может стать средством доступа к этому фундаментальному параметру, что позволит лучше понять эти материалы и усовершенствовать существующие технологии», — сказали Эврар и Рэнд.

В статье, опубликованной в журнале Nature в среду, исследователи предположили, что органические полупроводники могут использоваться в тонкопленочной электронике из-за их низкой стоимости, биосовместимых материалов на основе углерода и осаждения с помощью простых методов, таких как испарение или печать. Этот подход может «позволить использовать органические полупроводниковые устройства для повсеместной электроники, например, той, которая используется на человеческом теле или внутри него, а также на одежде и упаковках.

«Наши результаты открывают двери для новых концепций устройств высокопроизводительной органической электроники с еще более высокой скоростью переключения», — заключили они. ®

Присылайте нам новости