• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Kolnanorörstransistorer kan leda till billiga, flexibel elektronik

    Kolnanorör tunnfilmstransistorer och integrerade kretsar på ett flexibelt och transparent substrat. Bildupphovsrätt:Dong-ming Sun, et al. ©2011 Macmillan Publishers Limited.

    (PhysOrg.com) -- Nyligen, forskare har utvecklat kolnanorörsbaserade tunnfilmstransistorer (TFT) i hopp om att skapa högpresterande, flexibel, transparenta enheter, som e-papper och RFID-taggar. Dock, en av de största utmaningarna som håller tillbaka transistorernas prestanda är en avvägning mellan egenskaperna hos metalliska och halvledande nanorör som utgör transistorerna. I en ny studie, forskare har utvecklat ett nytt sätt att tillverka nanorörsnätverk som delvis övervinner detta problem, och visa att nanorörsnätverken kan användas för att göra transistorer såväl som flexibla integrerade kretsar (IC).

    Forskarna, Dong-ming Sun från Nagoya University i Nagoya, Japan, och medförfattare därifrån och Aalto-universitetet i Finland, har publicerat sin studie om tillverkning av högpresterande TFT och IC på flexibla, genomskinliga substrat i ett färskt nummer av Naturens nanoteknik .

    "Vi har visat att utan hänsyn till kolnanorörets kiralitet, kolnanorören som växer fram kan användas för att tillverka högpresterande TFT och IC, leder till en enkel och snabb teknik för låg kostnad, flexibel elektronik, ” berättade medförfattaren Yutaka Ohno från Nagoya University PhysOrg.com . "Lättviktiga och flexibla enheter som mobiltelefoner och elektroniskt papper får uppmärksamhet för sina roller i att uppnå ett smartare och grönt allmänt förekommande informationssamhälle. Det är viktigt att tillverka sådana anordningar till extremt låg kostnad för att ersätta konventionella pappersbaserade medier såsom tidningar och tidskrifter. Vårt arbete kan tillhandahålla sådan teknik.”

    Som forskarna förklarade i sin studie, nanorörsnätverk innehåller både metalliska och halvledande nanorör. Medan en större mängd metalliska nanorör ökar transistorns laddningsbärarrörlighet, det minskar också på/av-förhållandet.

    Eftersom båda dessa egenskaper är viktiga för övergripande transistorprestanda, forskarna i den nya studien hittade ett sätt att optimera båda egenskaperna genom att tillverka ett nanorörsnätverk med vissa unika egenskaper. Till exempel, nätverkets morfologi består av raka, relativt långa (10 mikrometer) nanorör (varav 30 % är metalliska) jämfört med andra nanorörsnätverk. Det nya nätverket använder också fler Y-korsningar än X-korsningar mellan nanorör. Eftersom Y-korsningar har en större korsningsarea än X-korsningar, de har också lägre korsningsmotstånd.

    Kolnanorörsfilmen med X- och Y-övergångar. Bildupphovsrätt:Dong-ming Sun, et al. ©2011 Macmillan Publishers Limited.

    Genom att använda detta nanorörsnätverk, forskarna tillverkade TFT:er som samtidigt visar en hög laddningsbärares mobilitet och på/av-förhållande, erbjuder betydligt bättre prestanda än tidigare nanorörsbaserade transistorer. Forskarna förklarade att den höga rörligheten beror på nanorörsnätverkets unika morfologi, medan det höga på/av-förhållandet kan tillskrivas den lägre densiteten av metalliska nanorör, som kan kontrolleras under tillverkningsprocessen.

    Efter att ha byggt transistorerna, forskarna tillverkade en IC med förmåga till sekventiell logik – den första kretsen av detta slag baserad på kolnanorörstransistorer hittills. I sekventiella logiska kretsar, utgången beror på både den aktuella ingången och historiken för ingången, så att dessa kretsar har lagrings- eller minnesfunktioner.

    Forskarna förutspår att genom att skala upp tillverkningsprocessen och använda förbättrade trycktekniker, dessa nanorörsbaserade TFT:er kan leda till utvecklingen av storskaliga, billig, och flexibel elektronik.

    "Vår framtidsplan är att demonstrera rull-till-rulle-tillverkning av CNT-baserade TFT-arrayer och IC:er, sa Ohno. "För att göra det, vi måste ersätta alla litografiska tekniker med högkapacitetstrycktekniker. För kommersialisering, vi måste förbättra enhetligheten i TFT-egenskaper mer, men vi siktar på att kommersialisera inom fem år.”

    Copyright 2010 PhysOrg.com.
    Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com