Transistor af kulstof-nanorør kan krølles som et stykke papir

(PhysOrg.com) - Takket være de fleksible, men robuste egenskaber ved carbon nanorør, forskere har tidligere fremstillet transistorer, der kan rulles, foldet, og strakt. Nu har et hold fra Japan lavet en helt carbon-nanorør transistor, der kan krølles som et stykke papir uden forringelse af dens elektriske egenskaber. Den nye transistor er den hidtil mest bøjelige, der ikke oplever et tab i ydeevne.

Forskerne, Shinya Aikawa og medforfattere fra University of Tokyo og Tokyo University of Science, har offentliggjort deres undersøgelse i et nyligt nummer af Anvendt fysik bogstaver .

"Det vigtigste er, at elektronik nu kan bruges på steder eller situationer, som tidligere ikke var mulige, ” medforfatter Shigeo Maruyama, en maskiningeniørprofessor ved University of Tokyo, fortalte PhysOrg.com . "Da vores enhed er så fleksibel og deformerbar, kan den potentielt sidde fast hvor som helst. Dette kan føre til aktive elektroniske enheder, der påføres som et klistermærke eller en selvklæbende bandage, såvel som til bærbar elektronik."

I modsætning til andre felt-effekt-transistorer (FET'er), den nye FET er unik ved, at alle kanaler og elektroder er lavet af carbon nanorør (CNT'er), mens underlaget er lavet af meget fleksibel og gennemsigtig poly(vinylalkohol) (PVA). Tidligere, størstedelen af ​​fleksible, gennemsigtige FET'er har brugt guld eller indiumtinoxid som elektroder. Imidlertid, guld mindsker enhedernes gennemsigtighed, mens skørt indiumtinoxid begrænser fleksibiliteten. Et par nyere FET'er er blevet lavet, der udelukkende består af CNT'er, men hidtil er disse enheder blevet bygget på tykke plastunderlag, begrænse deres fleksibilitet.

Efter at have mønstret komponenterne ved hjælp af standard fotolitografi og laminering af enheden med PVA, den endelige tykkelse af den nye all-CNT-FET var ca. 15 µm. Denne tyndhed gjorde enheden meget bøjelig, med test, der viser, at den færdige transistor kunne modstå en bøjningsradius på 1 mm uden næsten ingen ændringer i elektriske egenskaber. Selvom andre transistorer er blevet udviklet med bøjelige radier så lave som 0,1 mm, den nye transistor er den mest bøjelige, der ikke oplever nogen forringelse af ydeevnen.

Efter at have udsat transistoren for 100 rynkecyklusser, forskerne observerede et lille fald i maksimal drænstrøm, hvilket kan skyldes nogle afbrudte forbindelser i CNT-netværket. Imidlertid, det minimale fald i maksimal drænstrøm, som stabiliserer sig efter ca. 30 cyklusser, påvirker ikke den samlede transkonduktans, som ikke blev påvirket af den gentagne bøjning.

Ud over sin fleksibilitet, all-CNT-FET har også en optisk transmittans på mere end 80%, hvilket er tilstrækkeligt til tydeligt at se igennem enheden. Forskerne tilskriver den høje fleksibilitet til den iboende robusthed af kulstofnanorør, og forudsige, at de kunne øge fleksibiliteten yderligere ved at optimere kanalernes positioner. Samlet set, resultaterne viser, at fleksibel, gennemsigtig carbon-elektronik kommer tættere på den kommercielle virkelighed.

"Løbende emner er at kontrollere enhedsegenskaber og integrere dem, ”Sagde Maruyama. "Hvis disse problemer kan løses, vi vil gerne realisere fleksible og gennemsigtige arbejdskredsløb, der udelukkende består af kulstof."

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.