Призмообразная поверхность улучшит характеристики органических транзисторов
 Схема, а также изображение, полученное при помощи методики сканирующей электронной микроскопии, предложенной конструкции органического тонкопленочного транзистора. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Органические тонкопленочные транзисторы (organic thin-film transistors, OTFT) могут использоваться в таких устройствах, как светодиоды, солнечные баратеи и лазеры. При этом они дешевы в производстве и могут изготавливаться на гибких подложках, что существенно расширяет диапазон возможных применений электроники. Однако эти транзисторы нельзя пока назвать «универсальным решением», поскольку полупроводники, из которых они производятся, как правило, имеют существенно меньшую подвижность носителей заряда, чем их неорганические аналоги. Т.е. они не проводят электричество так, как это необходимо в перечисленных выше практических приложениях.
Один из способов увеличения частоты работы такого транзистора заключается в сокращении длины канала устройства с параллельным уменьшением паразитной емкости, появляющейся за счет конструкции. Хотя фотолитография потенциально позволяет изготовить канал длиной менее 10 мкм, она редко используется на практике для органических электродов затвора или стока/истока, поскольку этот метод потенциально может разрушить слои используемого органического материала.
Группа исследователей из Stanford University (США) разработала альтернативную фотолитографии методику, позволяющую избежать возможного повреждения органики. В качестве доказательства работоспособности предложенной технологии исследователи создали транзистор с длиной канала менее 10 мкм на призмообразной структуре из полиметилметакрилата (ПММА), сформированной, благодаря простой микро-печати. Главная особенность структуры заключается в ее гибкости: созданные таким образом транзисторы могут размещаться на гибких подложках.
В рамках своей работы исследователи создали некоторое количество полностью функционирующих тонкопленочных органических транзисторов путем нанесения на призмообразную полимерную структуру нескольких слоев различных металлов, варьируя при этом угол наклона поверхности. К примеру, была реализована конструкция, состоящая из алюминиевого слоя толщиной 80 нм (нанесенного методом напыления), использующегося в качестве электрода затвора, и слоя золота, представляющего собой электрод стока/истока.
Предложенная методика, по словам ученых, позволяет точно выровнять электроды друг относительно друга за счет предопределенных размеров призмообразной поверхности, что снижает паразитную емкость на 80% (по сравнению с «классическими» органическими тонкопленочными транзисторами). Паразитная емкость, как правило, достаточно велика для устройств, созданных обычными методами (например, при помощи высокоскоростной печати), поскольку электроды в них получаются плохо согласованными. Кроме того, если речь идет об изготовлении транзисторов на пластиковых подложках, требуется дополнительный запас перекрытия электродов для компенсации температурного расширения пластика. При этом емкость, возникающая за счет перекрытия электродов, до сих пор остается важным сдерживающим фактором, препятствующим дальнейшему повышению рабочей частоты подобных устройств (особенно это касается органических тонкопленочных транзисторов с коротким каналом на гибких подложках).
Ученые считают, что созданные таким образом транзисторы могут использоваться для таких приложений, как радиочастотная идентификация (RFID), создание электронных и сенсорных сетей, вмонтированных в одежду, которые требуют высоких скоростей работы. Подробные результаты проделанной работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
В ближайшем будущем команда планирует заняться дальнейшим уменьшением размеров использованной призмообразной структуры, а также разработкой более сложных схем.
Также по теме:
- Создан первый рабочий транзистор на мономолекулярном слое молибденита
- Новое поколение транзисторов на основе шелка
Источники: