Jesteś w: NAUKA
Pozostałe działy:

Najwyższa ruchliwość organicznego tranzystora półprzewodnikowego dzięki nanocząstce

autor: Sabina Pełka

alt

Naukowcy z Tajwanu zaprojektowali i skonstruowali organiczny tranzystor półprzewodnikowy o mobilności wyższej o 2-3 rzędy wielkości niż ruchliwość tradycyjnych organicznych tranzystorów półprzewodnikowych. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie Applied Letters Physics. Korzyści wynikające z wysokiej ruchliwości mogą poszerzyć się o nowe zastosowania, takie jak organiczne wyświetlacze LED, organiczne ogniwa słoneczne czy organiczne tranzystory polowe.

 

Organiczne urządzenia półprzewodnikowe mają wiele pozytywnych cech, takich jak niski koszt produkcji, duża elastyczność, lekka waga czy łatwość przetwarzania. Jednak jedną z ich wad jest mała ruchliwość elektronów, skutkująca słabym prądem oraz kiepską przewodnością. Głównym powodem niskiej ruchliwości elektronów w tradycyjnych organicznych tranzystorach półprzewodnikowych jest rozpraszanie elektronów z powodu defektów konstrukcyjnych w postaci granic ziarn. Dzięki zaprojektowaniu organicznego tranzystora półprzewodnikowego zawierającego jedynie pojedyncze ziarno, naukowcy mogli uniknąć problemu rozpraszania granic ziarna.

W swoich eksperymentach, badacze dowiedli że urządzenie zawierające pojedynczą organiczną nanocząsteczkę (dibezwodnik perylenotetrakarboksylowy PTCDA) osadzoną w nanoporze i otoczoną elektrodami osiąga najwyższą jak do tej pory wartość ruchliwości elektronu (1 rzędu wielkości), i jest o 2-3 rzędy wielkości wyższa niż wartości notowane w tradycyjnych organicznych tranzystorach półprzewodnikowych wykonanych z polikrystalicznych warstw. Wartości ruchliwości nowego urządzenia wynoszą 0.08 cm2/Vs w temperaturze pokojowej oraz 0.5 cm2/Vs w chłodnym 80 K.

Oprócz swej wysokiej ruchliwości, nowy organiczny tranzystor półprzewodnikowy zapewnia również najwyższą zanotowaną do tej pory wydajność kwantową. Badacze przypisują tę własność użyciu pojedynczej nanocząstki w urządzeniu, jednak nie z powodu redukcji rozpraszania granicy ziarna, ale dużego obszaru powierzchniowego oraz niewielkiego rozmiaru nanocząstki, co skutkuje krótką drogą przemieszczania się elektronów i w efekcie wysoką wydajnością kwantową. Ulepszone właściwości organicznych tranzystorów półprzewodnikowych mogą mieć daleko idące znaczenie zarówno w elektronicznych jak i opto-elektronicznych urządzeniach.

‘Wysokiej ruchliwości tworzywa organiczne  mają potencjalne zastosowania w giętkich wyświetlaczach takich jak AMOLED (Aktywne Matryce Organiczne LED) w komercyjnych smatphone’ach czy aparatach cyfrowych, telewizji oraz papierowo cienkich wyświetlaczach czy papierze elektronicznym’ powiedział Lin Phys.org. ‘Innym zastosowaniem tworzyw organicznych wysokiej ruchliwości jest wykonanie tranzystorów polowych do giętkich czujników dużej powierzchni takich jak czujniki nacisku w elektronicznej sztucznej skórze używanych w robotach przyszłej generacji.’ W przyszłości badacze planują dalsze badania nad własnościami pojedynczych nanocząstek i innych półprzewodnikowych  materiałów.

Źródło artykułu: http://phys.org/news/2013-11-semiconductor-transistor-nanoparticle-highest-mobility.html

Źródło ilustracji: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PTCDA-3D-balls.png?uselang=pl

źródło: nanonet.pl