Nanorakenteinen porttieriste orgaanisille ohutkalvotransistoreille

Georgia Techin tutkijaryhmän kehittämä uudenlainen nanorakenteinen porttieriste lupailee orgaanisille ohutkalvotransistoreille vakautta, joka on verrattavissa epäorgaanisista materiaaleista tehtyihin, mahdollistaen niiden toimivan jopa veden alla.

Orgaaniset ohutkalvotransistorit voidaan tehdä tavanomaisia alhaisemmalla lämpötilalla ja halvemmalla monille erilaisille substraateille.

"Olemme nyt osoittaneet geometrian, joka tuottaa elinikäisen suorituskyvyn, joka ensimmäistä kertaa osoittaa, että orgaaniset piirit voivat olla yhtä vakaita kuin tavanomaiset epäorgaanisten tekniikoiden avulla valmistetut piirirakenteet", toteaa Georgia Techin professori Bernard Kippelen.

"Tämä voisi olla orgaanisten ohutkalvotransistorien kääntöpiste, jolla hanskataan pitkään jatkunutta huolta orgaanispohjaisten tulostettavien piirirakenteiden vakaudesta."

Transistoreissa portti on erotettu puolijohdemateriaalista ohuella eristekerroksella. Georgia Techin kehittämässä eristekerroksessa käytetään kahta komponenttia, fluoripolymeeriä ja metallioksidikerrosta.

Uusi materiaalirakenne koostuu vuorottelevista kerroksista alumiinioksidia ja hafniumoksidia - viisi kerrosta yhtä, sitten viisi kerrosta toista, toistuen 30 kertaa fluoripolymeerin päällä - eristeen aikaansaamiseksi. Oksidikerrokset valmistetaan ALD-tekniikalla. Nanolaminaatti rakentuu noin 50 nanometrin paksuiseksi, ja on käytännössä immuuni kosteuden vaikutuksille.

Tutkijat koestivat niitä satoja tunteja ja korkeissa 75 celsiusasteen lämpötiloissa. Tämä oli ylivoimaisesti stabiilein orgaanisiin perustuva transistori, jota olemme koskaan valmistaneet, iloitsevat tutkijat.

Tutkijoiden mukaan ALD-tenkiikka on nykyään saavuttanut tason, josta se on skaalattavissa teolliseksi prosessiksi, ja tämä mahdollistaa uuden vaiheen orgaanisten ohutkalvotransistorien kehittämisessä.

Ilmeinen sovellus on transistorit, jotka ohjaavat pikseleitä orgaanisien ledien näytöissä (OLED). Myös IoT-laitteet voisivat hyötyä uuden tekniikan mahdollisuuksista mutta dramaattisimmat sovellukset saattavat olla erittäin suuria, joustavia näyttöjä, joita voitaisiin rullata, kun niitä ei käytetä.

Aiheesta aiemmin:

Orgaanista tehoelektroniikkaa