I mobiler, kylskåp, plan – transistorer finns överallt. Men de fungerar ofta bara inom ett begränsat strömområde. LMU-fysiker har nu utvecklat en organisk transistor som fungerar perfekt under både låga och höga strömmar.

Transistorer är halvledarenheter som styr spänning och strömmar i elektriska kretsar. För att minska ekonomiska och miljömässiga kostnader, elektroniska apparater måste bli mindre och effektivare. Detta gäller framför allt transistorer. Inom området oorganiska halvledare, dimensioner under 100 nanometer är redan standard. I det här avseendet, organiska halvledare har inte kunnat hänga med. Dessutom, deras prestanda när det gäller avgiftsbärartransporter är betydligt sämre. Men organiska strukturer erbjuder andra fördelar. De kan enkelt tryckas i industriell skala, materialkostnaderna är lägre, och de kan appliceras transparent på flexibla ytor.

Thomas Weitz, en professor vid LMU:s fysikfakultet och medlem av Nanosystems Initiative München, och hans team arbetar intensivt med optimering av organiska transistorer. I deras senaste publikation i Naturens nanoteknik , de beskriver tillverkningen av transistorer med en ovanlig struktur, som är små, kraftfull och framför allt mångsidig. Genom att noggrant skräddarsy en liten uppsättning parametrar under produktionsprocessen, de har kunnat designa enheter i nanoskala för höga eller låga strömtätheter. Den primära innovationen ligger i användningen av en atypisk geometri, vilket också underlättar monteringen av de nanoskopiska transistorerna.

"Vårt mål var att utveckla en transistordesign som kombinerar förmågan att driva höga strömmar som är typiska för klassiska transistorer med den lågspänningsdrift som krävs för användning som artificiella synapser, " säger Weitz. Med den framgångsrika sammansättningen och karakteriseringen av vertikala organiska fälteffekttransistorer med exakt valbara dimensioner och en jonisk grind, detta mål har nu uppnåtts.

Potentiella användningsområden för de nya enheterna inkluderar OLED och sensorer där lågspänning, höga strömtätheter i PÅ-tillstånd eller stora transkonduktanser krävs. Av särskilt intresse är deras möjliga användning i så kallade memristiva element. "Memristorer kan ses som konstgjorda neuroner, eftersom de kan användas för att modellera neuronernas beteende vid bearbetning av elektriska signaler, " förklarar Weitz. "Genom att finjustera geometrin hos en memristiv enhet, det kan användas i en mängd olika sammanhang, såsom inlärningsprocesser i artificiella synapser." Forskarna har redan lämnat in en patentansökan för enheten för att de ska kunna utveckla den nya transistorarkitekturen för industriellt bruk.