Новый транзистор для пластиковой электроники – лучшее из двух миров

Одним из препятствий в разработке гибкой пластиковой электроники является создание транзистора, который достаточно стабилен в различных средах и обеспечивает необходимый ток для питания устройства.

Исследователи из Технологического института штата Джорджия описали новый метод комбинирования органического полевого транзистора с верхним затвором и двухслойного подзатворного диэлектрика. Это позволяет транзистору работать с необычной стабильностью и в то же время с хорошей производительностью. В добавок, транзистор может производиться массово в обычной атмосфере и при невысокой температуре, совместимой с пластиковыми устройствами.

Команда исследователей использовала существующий полупроводник и изменила диэлектрик затвора. «В отличие от использования одного диэлектрического материала, как это многие делали в прошлом, мы разработали двухслойный подзатворный диэлектрик», - сказал проф. Бернард Киппелен (Bernard Kippelen), директор Центра органической фотоники и электроники.

Двухслойный диэлектрик сделан из фторированного полимера, известного как CYTOP, и слоя окисла металла с высокой диэлектрической постоянной k, созданного с помощью атомного осаждения.

Известно, что CYTOP образует мало дефектов на поверхности раздела с органическим полупроводником, однако у него очень низкая диэлектрическая постоянная, что требует повышения возбуждающего напряжения. Окисел металла с высоким значением k требует низкого напряжения, но он нестабилен из-за высокого количества дефектов на границе.

«Когда мы начали тестировать, результаты получились ошеломляющие. Мы ожидали получить хорошую стабильность, но не ожидали увидеть отсутствие деградации подвижности электронов в течение более года», - сказал проф. Киппелен.

Для проверки стабильности было выполнено множество тестов. Переключение транзистора было произведено 20 тыс. раз, достигалось максимальное значение тока, прибор даже помещался в плазменную камеру на пять минут – во всех случаях деградация не была обнаружена. Правда, после часового пребывания в ацетоне была обнаружена небольшая деградация, но транзистор все же работал.

Транзистор проводит ток и работает при напряжении, сравнимом с аморфным кремнием, современным индустриальным стандартом для стеклянных подложек, но может производиться при температуре ниже 150 С, что соответствует возможностям пластиковых подложек.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365