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德累斯顿研究人员开发灵活的可打印有机晶体管

2020年10月10日经过卢克·詹姆斯

研究人员首次成功开发了灵活,可打印和功能强大的垂直有机晶体管。

Technische Universitat Dresden(Tu Dresden)应用物理学学院的研究人员说,可折叠的智能手机和滚动电视可能不再是奢侈品。他们声称第一次成功开发具有两个独立控制电极的柔性,可打印和功能强大的垂直有机晶体管

在里面发表在自然通讯他们说,这种设计克服了常规水平有机薄膜晶体管(OTFTS)的极限,例如低电流密度和“跳运输”,开辟了许多需要高频的新潜在应用。

垂直有机薄膜晶体管

尽管不乏涉及垂直OTFT的作品,但它们被视为新颖的“实验室好奇心”,难以集成到电子电路中 - 直到现在。

强大的垂直有机晶体管

该团队说,这是任何研究人员第一次开发强大的垂直有机晶体管。图像tu Dresden

When vertical OTFTs have two independent control electrodes, as is demonstrated in this study, they become “perfectly suited” for use in complex logic circuits while maintaining the benefits of vertical transistor devices, namely the high switching frequency that’s required for radio frequency identification (RFID) and low-power consumption.

在这种情况下,垂直OTFTs的特征是高开关频率仅为几纳秒和可调节的阈值电压。这意味着他们能够独立地表示不同的逻辑状态,而可调节阈值电压Bolsters信号完整性和低功率消耗。

设备结构

在研究中,研究人员报告了垂直有机可渗透双基晶体管(OPDBT)的设备概念。这些结合了两个空间分离的碱电极,以使电流的电流变化和电压阈值调整。

在存在的情况下,高电流密度为1.54 a cm2,显示了9.2×105的大电流增益和99.998%的高传输值。

OPDBT的示意图和横截面TEM图像

OPDBT的示意图和横截面TEM图像。图像自然通讯

上面的示意图显示了晶体管,该晶体管由一个类似三明治的结构组成,该结构具有四个平行电极(灰色和绿色),该电极(灰色和绿色)被有机半导体(橙色)隔开。

导电Buckminsterfulerene(C60)用于实现N型OPDBT。所有基本触点都由15 nm厚的铝层组成,它们覆盖在暴露于空气后形成的薄氧化物层。在该晶体管中,将20 nm厚的C60掺入了有效的N型掺杂的C60层在发射极电极下方放置,以降低接触电阻。

来自有机组件的灵活显示的未来

研究人员认为,垂直OTFTS(例如本研究中的类型)可能使实现高级电子功能,例如完全由有机组件制成的高分辨率灵活显示。

通过采用垂直通道双基本结构,研究人员能够轻松控制电压阈值,这是对有效逻辑电路的要求。通过进一步的研究和工程来优化垂直OTFTS和OPDBT的性能,研究人员认为,有可能完全消除在电子设备中使用硅的使用。