Учёные из Стэндфордского университета (Stanford University) и университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska–Lincoln) представили тонкие прозрачные полупроводники, которые могут стать основой для недорогих высокопроизводительных электронных устройств.
Уже несколько лет инженеры по всему миру пытаются использовать дешёвые богатые углеродом соединения и пластмассы для создания органических полупроводников, способных составить конкуренцию дорогим технологическим решениям на основе кремния. Но до сих пор все подобные разработки сильно проигрывали "кремнию" в скорости электронных операций.
Две исследовательские группы объединили усилия и создали тонкоплёночные органические транзисторы, которые могут работать в пять раз быстрее предыдущих аналогов. Кроме того, они практически полностью прозрачные (для невооружённого глаза на 90%), а это означает, что их можно будет использовать, например, в создании дисплеев.
Обычно для изготовления органических полупроводниковых пластин используют специальный раствор, состоящий из молекул с большим содержанием углерода (отсюда название "органический") и дополняющего их полимера. Раствор выливают на вращающуюся подложку. Жидкость растекается, образуя тонкий слой материала, из которого со временем и получаются транзисторы.
Как сообщается в статье, опубликованной в издании Nature Communications, учёные внесли в этот процесс два простых изменения. Во-первых, увеличили скорость вращения подложки (в данном случае стеклянной), что позволило раствору распределяться более равномерно. Во-вторых, они нанесли раствор не на всю вращающуюся поверхность, а лишь на небольшой участок размером с почтовую марку. В итоге они получили более высокую концентрацию органических молекул, которые к тому же были упакованы относительно друг друга более равномерно.
Последние два параметра очень важны, так как подвижность носителей заряда в получаемых плёнках выше, а это сказывается на скорости работы будущего устройства.
Сами исследователи говорят, что весь процесс пока ещё остаётся экспериментальным, так как они не могут более-менее точно контролировать концентрацию молекул и равномерность их распределения. Из-за этого и мобильность зарядов становится неравномерной, что ухудшает характеристики получаемого транзистора.
Но даже сейчас полученные транзисторы значительно превосходят все, что делали из органических соединений раньше, и сравнимы по производительности с используемыми ныне устройствами из поликристаллического кремния.
Дальнейшее развитие технологии позволит создавать недорогие быстрые полупроводники на прозрачных подложках из гибких пластмасс. Они могут быть использованы при разработке изогнутых экранов высокой чёткости, гибких смартфонов, планшетных компьютеров и нового поколения прозрачных электронных приборов.
Также по теме:
Лучший транзистор построили при помощи ДНК
Физики научились включать и выключать магнитное поле графена
Компания IBM создала процессор на сверхплотном массиве нанотрубок
Физики поймали рекордное переключение электричества
Американцы создали исчезающие электронные микросхемы
Электронная кожа научили светиться при нажатии
