Fotografi av en skrynklig men ändå funktionell CNT-FET-enhet. Bildkredit:Aikawa, et al. ©2012 American Institute of Physics
(PhysOrg.com) -- Tack vare de flexibla men robusta egenskaperna hos kolnanorör, forskare har tidigare tillverkat transistorer som kan rullas, vikta, och sträckte. Nu har ett team från Japan gjort en helt kol-nanorör transistor som kan skrynklas ihop som ett papper utan att försämra dess elektriska egenskaper. Den nya transistorn är den hittills mest böjbara som inte upplever någon prestandaförlust.
Forskarna, Shinya Aikawa och medförfattare från University of Tokyo och Tokyo University of Science, har publicerat sin studie i ett färskt nummer av Bokstäver i tillämpad fysik .
"Det viktigaste är att elektronik nu kan vara användbar på platser eller situationer som tidigare inte var möjliga, ” medförfattare Shigeo Maruyama, en maskinteknikprofessor vid University of Tokyo, berättade PhysOrg.com . "Eftersom vår enhet är så flexibel och deformerbar kan den potentiellt ha fastnat var som helst. Detta kan leda till aktiva elektroniska enheter som appliceras som ett klistermärke eller ett självhäftande bandage, såväl som till bärbar elektronik.”
Till skillnad från andra fälteffekttransistorer (FET), den nya FET är unik genom att alla kanaler och elektroder är gjorda av kolnanorör (CNT), medan substratet är tillverkat av mycket flexibel och transparent poly(vinylalkohol) (PVA). Tidigare, majoriteten av flexibla, transparenta FET:er har använt guld- eller indiumtennoxid som elektroder. Dock, guld minskar enheternas transparens medan spröd indiumtennoxid begränsar flexibiliteten. Ett fåtal FET:er har gjorts nyligen som helt består av CNT:er, men hittills har dessa enheter byggts på tjocka plastsubstrat, begränsar deras flexibilitet.
Den nuvarande enheten (1 mm krökning) är den mest böjbara CNT-FET hittills utan prestandaförsämring. Bildkredit:Aikawa, et al. ©2012 American Institute of Physics
Efter att ha mönstrat komponenterna med standardfotolitografi och laminerat enheten med PVA, den slutliga tjockleken på den nya all-CNT-FET var ungefär 15 µm. Denna tunnhet gjorde enheten mycket böjlig, med tester som visar att den färdiga transistorn klarade en 1 mm böjningsradie med nästan inga förändringar i elektriska egenskaper. Även om andra transistorer har utvecklats med böjbara radier så låga som 0,1 mm, den nya transistorn är den mest böjbara som inte upplever någon prestandaförsämring.
Efter att ha utsatt transistorn för 100 veck, forskarna observerade en liten minskning av maximal dräneringsström, vilket kan bero på några trasiga anslutningar i CNT-nätverket. Dock, den minimala minskningen av maximal dräneringsström, som stabiliseras efter cirka 30 cykler, påverkar inte den totala transkonduktansen, som inte påverkades av den upprepade böjningen.
Förutom sin flexibilitet, all-CNT-FET har också en optisk transmittans på mer än 80 %, vilket är tillräckligt för att tydligt se igenom enheten. Forskarna tillskriver den höga flexibiliteten till den inneboende robustheten hos kolnanorör, och förutspår att de skulle kunna öka flexibiliteten ytterligare genom att optimera kanalernas positioner. Övergripande, resultaten visar att flexibel, transparent elektronik helt i kol kommer närmare den kommersiella verkligheten.
"Pågående ämnen är att kontrollera enhetsegenskaper och att integrera dem, sa Maruyama. "Om dessa problem kan lösas, vi skulle vilja förverkliga flexibla och transparenta arbetskretsar helt i kol.”
Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.
