• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Sträckbara grafentransistorer övervinner begränsningar hos andra material

    (Vänster) Grafenbaserad transistor mönstrad på ett PDMS-substrat. (Center) Mikroskopbilder av transistorn som sträcker sig upp till 5%. (Höger) Transistorn mönstrad på en ballong. Bildkredit:Lee, et al. ©2011 American Chemical Society

    (PhysOrg.com) -- När det gäller att tillverka töjbara, transparent elektronik, att hitta ett material att göra transistorer av har varit en stor utmaning för forskare. De har utforskat en mängd olika konventionella halvledarmaterial, inklusive molekyler, polymerer, och metaller, men dessa material tenderar att ha inneboende dåliga optiska och mekaniska egenskaper. Dessa nackdelar gör det svårt att realisera en transistor som kan bibehålla sin optiska och elektriska prestanda under en hög belastning. I en ny studie, forskare har tillverkat en töjbar, transparent grafenbaserad transistor och fann att, på grund av grafens utmärkta optiska, mekanisk, och elektriska egenskaper, transistorn övervinner några av de problem som transistorer av konventionella halvledarmaterial står inför.

    Forskarna, ledd av Jeong Ho Cho från Soongsil University i Seoul, Sydkorea, och Jong-Hyun Ahn från Sungkyunkwan University i Suwon, Sydkorea, har publicerat sin studie i ett färskt nummer av Nanobokstäver .

    ”Vårt arbete innehåller viktiga resultat jämfört med töjbara och transparenta enheter som rapporterats i tidigare litteratur, " berättade Ahn PhysOrg.com . "Faktiskt, det är nästan omöjligt att tillverka transistorer som erbjuder både mekanisk töjbarhet och hög optisk transparens på ovanliga substrat som gummiplattor eller ballonger genom att använda konventionella material. Särskilt, grafenenheter har fördelen att de kan integreras med tryckprocesser vid rumstemperatur utan vakuum eller höga temperatursteg. Förmågan hos dessa system går långt utöver konventionella materialbaserade system."

    För att tillverka transistorn, forskarna syntetiserade enstaka lager av grafen och staplade dem sedan lager för lager på kopparfolie. Med hjälp av fotolitografi och etsningstekniker, forskarna mönstrade några av transistorns väsentliga element, inklusive elektroderna och halvledande kanalen, på grafenen. Efter att ha överfört dessa komponenter till ett töjbart gummisubstrat, forskarna tryckte de återstående komponenterna – grindisolatorer och grindelektroder – på enheten med hjälp av sträckbar jongel.

    Forskarna fann att de grafenbaserade transistorerna på gummisubstrat hade flera attraktiva egenskaper. Till exempel, lågtemperaturtryckningsprocesserna gjorde tillverkningstekniken mycket enklare än tekniker som kräver högtemperaturprocesser. Också, transistorer gjorda av konventionella oorganiska halvledande material kan inte tillverkas på gummisubstrat på grund av deras dåliga mekaniska egenskaper, vilket begränsar deras töjbara räckvidd.

    Forskarnas experimentella resultat bekräftade grafentransistorernas goda prestanda. De visade att enheterna kunde sträckas upp till 5 % för 1, 000 gånger och behåller fortfarande sina goda elektriska egenskaper. I ett experiment, forskarna tillverkade grafen -transistorerna på en gummiballong och mätte dess elektriska egenskaper när de blåste upp ballongen. När den sträcks mer än 5 %, de elektriska egenskaperna började försämras, delvis på grund av mikrosprickor och andra defekter i grafenfilmerna.

    "Vi kommer att försöka förbättra utbudet av töjbarhet och de elektroniska egenskaperna hos de aktuella grafenenheterna och tillämpa dem på olika bärbara elektronik- och sensoriska skinn, sa Ahn.

    Forskarna förutspår att grafentransistorerna kan fungera som en värdefull komponent i framtida transparenta och töjbara elektroniska applikationer, erbjuder en prestanda som skulle vara svår att uppnå med konventionella elektroniska material. Applikationer kan inkludera rullbara skärmar, konforma biosensorer som formar sig på en underliggande yta, och andra.

    ”Töjbar elektronik kan vara användbar för olika nuvarande och framtida applikationer, såsom bärbara skärmar och kommunikationsenheter, konforma och töjbara biosensorer (hjärnsensorer, ballongkatetrar, etc.), sensorisk hud för robotteknik, och strukturella hälsomonitorer och ögonbollskameror, sa Ahn. "Sträckbara sammankopplingar och enheter skulle skapa vikbara, rullbara och bärbara displayer. Sträckbara sensorer skulle kunna bäddas in i handskar och kläder utan att vara skrymmande. Kirurghandskar kunde ständigt övervaka blodets pH och andra kemiska nivåer."

    Copyright 2011 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