نسل جدیدی از ترانزیستوهای گرافنی انعطاف‌پذیر

[سمندون 19,437]

ساختن اجزاء الکترونی با استفاده از گرافن یکی از چالش مهم الکترونیک امروزی است.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، محققان امید دارند که از تحرک بالای الکترونی گرافن استفاده کرده و این ماده را نیز برای طراحی افزاره‌های الکترونی انعطاف‌پذیر و ارزان بکار گیرند. اکنون یک گروه تحقیقاتی بین المللی برای ساخت ترانزیستورهایی که انعطاف‌پذیری و تحرک الکترونی را ترکیب می‌کنند و قابلیت کار در فرکانس‌های بسیار بالا در گستره گیگا هرتزی را دارند، فرآیند جدیدی ارائه کرده است. این فرآیند شکلی از گرافن در محلول استفاده می‌کند که با تکنیک‌های چاپ سازگار است.

گرافن تک‌لایه‌ای در محلول برای ساخت ترانزیستورهای انعطاف‌پذیر روی یک بستر پلی‌ایمیدی استفاده شد.

گرافن چندین خواص برجسته دارد. بویژه تحرک الکترونی بالایش که انتظار می‌رود به عمل کردن اجزاء الکترونی در فرکانس‌های خیلی بالا کمک کند. خواص مکانیکی‌اش نیز آن را انعطاف‌پذیر می‌کند. این دو خاصیت - انعطاف‌پذیری و تحرک الکترونی بالا - را می‌توان برای ساخت اجزاء الکترونی و مدارهایی برای کاربردهای متنوع از قبیل نمایشگرهای انعطاف‌پذیر و اجزاء الکترونیکی و ترانزیستورهای عملکرد بالا و ارزان به‌طور مفیدی به‌کار برد.

 

در حال حاضر چندین روش برای تولید گرافن وجود دارد. یکی از آنها شامل تولید گرافن بعنوان محلولی از ذرات ریز است که به‌وسیلة مواد فعال سطحی در آب پایدار می‌شوند. این روش تولید برای بدست آوردن جوهر رسانایی استفاده شده که انتخاب فقط صفحه‌های تک‌لایه‌ای بجای ترکیبی از گرافن تک‌لایه‌ای و چندلایه‌ای را ممکن می‌سازد. صفحه‌های تک‌لایه‌ای خواص الکترونیکی ویژه‌ای دارند. نکته مهم دیگر این است که این اجزاء را می‌توان روی گستره وسیعی از مواد مانند بسترهای آلی، شیشه یا کاغذ ساخت.

 

این محققان برای اولین بار فرآیندی برای ساخت ترانزیستورهای انعطاف‌پذیر از گرافن حل شده روی بسترهای پلی‌ایمیدی ارائه کردند. آنها سپس عملکرد فرکانس بالای این ترانزیستورها را به‌طور دقیقی مطالعه کردند.

 

در فرآیند ارائه شده به‌وسیلة این محققان، با یک میدان الکتریکی متناوب اعمال شده بین الکترودهای ساخته شده از قبل، صفحه‌های گرافن در محلول روی این بستر ترسیب می‌شوند. این تکنیک که به دی‌الکتروفورزیس (DEP) معروف است، برای کنترل فرآیند ترسیب گرافن استفاده می‌شود، به‌طوری که در نقاط ویژه‌ای چگالی بالایی از صفحه‌های ترسیب شده بدست آید. این چگالی برای رسیدن به عملکرد فرکانس بالای قابل‌توجه ضروری است. تحرک بار در این ترانزیستورها در ناحیه 100 سانتی‌متر مربع بر ولت، ثانیه است که بزرگ‌تر از تحرک بار بدست آمده با مولکول‌های نیمه‌رسانا یا پلیمرها است. این ترانزیستورها همچنین به فرکانس‌های بسیار بالا (حدود 8 گیگا هرتز) رسیدند - سطحی از عملکرد که هرگز در الکترونیک آلی بدست نیامده است.

 

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی منتشر کرده‌اند.