Из нанотрубок изготовлен гибкий и прозрачный транзистор

Во всем мире разрабатываются полупроводниковые устройства, способные выдерживать скручивание, изгиб и растяжение, поскольку они имеют широкие перспективы применения: в виде наклеек, этикеток или встроенные в одежду. Однако, проблемой остается сохранение электронных характеристик таких транзисторах при многократных деформациях.

Ученые из двух японских университетов поставили перед собой цель, добиться одновременно максимальной гибкости и износоустойчивости. Для этого они создали новую конструкцию полевого транзистора, все каналы и электроды которого изготовлены из углеродных нанотрубок. В качестве материала подложки использован прозрачный поливиниловый пластик.

После нанесения электронных компонентов методом стандартной фотолитографии и ламинирования схемы пластиком ее толщина составила приблизительно 15 мкм. Испытания показали, что завершенный транзистор способен выдерживать деформирование с радиусом изгиба 1 мм практически без ухудшения электронных характеристик.

Подвергнув транзистор сотне циклов свертывания, исследователи отметили незначительное уменьшение максимального тока утечки, что может объясняться обрывом некоторых проводящих нанотрубок в схеме. Тем не менее, данный эффект стабилизировался примерно после 30 циклов и не влиял на общее функционирование схемы.

Как известно, к настоящему времени в лабораториях получены гораздо более гибкие транзисторы, их радиус изгиба составляет около 0,1 мм. Однако транзистор токийских ученых является лидером по степени изгиба без деградации электронных свойств.

Помимо этого, устройство получилось практически прозрачным — оно пропускает 80% света. В дальнейшем этот параметр предполагается еще более улучшить оптимизируя расположение углеродных нанотрубок. Прозрачные и гибкие полевые транзисторы обычно изготовляют с применением золота или оксида ITO (Indium Tin Oxide), однако в первом случае страдает прозрачность, а второй материал хрупок и снижает гибкость.

Участники исследования продолжают работать над улучшением контролируемости свойств транзистора и над его интеграцией в схемы. Решение этих вопросов, по мнению Шигео Маруямы ( Shigeo Maruyama), профессора Токийского университета, приблизит коммерческую реализацию полностью углеродных электронных устройств.

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