En transistor til alle formål

I mobiler, køleskabe, fly – transistorer er overalt. Men de fungerer ofte kun inden for et begrænset strømområde. LMU-fysikere har nu udviklet en organisk transistor, der fungerer perfekt under både lav og høj strøm.

Transistorer er halvlederenheder, der styrer spænding og strømme i elektriske kredsløb. For at reducere økonomiske og miljømæssige omkostninger, elektroniske enheder skal blive mindre og mere effektive. Dette gælder frem for alt transistorer. Inden for uorganiske halvledere, dimensioner under 100 nanometer er allerede standard. I denne henseende, organiske halvledere har ikke kunne følge med. Ud over, deres præstationer med hensyn til afgiftsbærertransport er betydeligt dårligere. Men organiske strukturer giver andre fordele. De kan nemt udskrives i industriel skala, materialeomkostningerne er lavere, og de kan påføres gennemsigtigt på fleksible overflader.

Thomas Weitz, en professor ved LMU's Fysiske Fakultet og medlem af Nanosystems Initiative München, og hans team arbejder intensivt på optimering af organiske transistorer. I deres seneste publikation i Natur nanoteknologi , de beskriver fremstillingen af ​​transistorer med en usædvanlig struktur, som er små, kraftfuld og frem for alt alsidig. Ved omhyggeligt at skræddersy et lille sæt parametre under produktionsprocessen, de har været i stand til at designe enheder i nanoskala til høje eller lave strømtætheder. Den primære innovation ligger i brugen af ​​en atypisk geometri, hvilket også letter samlingen af ​​de nanoskopiske transistorer.

"Vores mål var at udvikle et transistordesign, der kombinerer evnen til at drive høje strømme, som er typisk for klassiske transistorer, med den lavspændingsdrift, der kræves til brug som kunstige synapser, " siger Weitz. Med den vellykkede samling og karakterisering af vertikale organiske felteffekttransistorer med nøjagtigt valgbare dimensioner og en ionisk gating, dette mål er nu nået.

Potentielle anvendelsesområder for de nye enheder omfatter OLED'er og sensorer, hvor lave spændinger, høje strømtætheder i ON-tilstand eller store transkonduktanser er påkrævet. Af særlig interesse er deres mulige anvendelse i såkaldte memristive elementer. "Memristorer kan opfattes som kunstige neuroner, da de kan bruges til at modellere neuronernes adfærd, når de behandler elektriske signaler, " forklarer Weitz. "Ved at finjustere geometrien af ​​en memristiv enhed, det kan bruges i en række forskellige sammenhænge, såsom læreprocesser i kunstige synapser." Forskerne har allerede indsendt en patentansøgning for enheden for at sætte dem i stand til at udvikle den nye transistorarkitektur til industriel brug.