استفاده از گرادیان یونی و نانوذرات در ساخت ترانزیستور

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، ترانزیستور‌ها به‌عنوان یکی از اجزاء اصلی در ادوات الکترونیکی به شمار می‌روند از این رو، نقش مهمی در توسعه الکترونیک دارند. در حال حاضر از ترانزیستور‌های سیلیکونی استفاده می‌شود، اما دانشمندان راهبرد‌های دیگری را نیز برای ساخت ترانزیستور دنبال می‌کنند.

در میان عناصر، فلزات برای ساخت ترانزیستور مناسب نیستند، چرا که اختلالاتی در عملکرد ترانزیستور ایجاد می‌کنند. اما با استفاده ازگرادیان یون‌ها در فیلم‌های حاوی نانوذرات فلزی است که با لیگاند‌های آلی باردار عامل‌دار شده‌اند، محققان ترانزیستور‌هایی از جنس فلز ساختند.

نتایج این کار در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature Electronics به چاپ رسیده است. محققان دانشگاه پلی تکنیک نورث وسترن، مرکز ملی علوم و فناوری نانو و چند موسسه تحقیقاتی از چین به‌تازگی راهبردی برای ایجاد ترانزیستور‌ها و مدار‌های منطقی با هدایت الکتریکی قابل تنظیم ارائه کردند که در آن از نانوذرات فلزی استفاده شده است. محققان در طراحی این ترانزیستورها، هم از نظر کارایی و هم از نظر هدایت الکتریکی به نتایج چشمگیری دست یافتند.

محققان در مقاله خود نوشتند: «ما نشان می‌دهیم که ترانزیستور‌ها و مدار‌های منطقی می‌توانند از فیلم‌های نازک حاوی نانوذرات طلای عامل‌دار ایجاد شوند. با استفاده از گرادیان یونی پویا و از طریق پیکربندی غیرمتعارف پنج الکترودی این ترانزیستور ساخته شده است. این ترانزیستور‌ها قادر به تنظیم ۴۰۰ برابر رسانایی الکتریکی بوده و با ترکیب آن‌ها با دیود‌ها و مقاومت‌های نانوذرات فلزی، می‌توان از آن‌ها برای ساخت دروازه‌های منطقی NOT، NAND و NOR و همچنین یک مدار نیمه جمع کننده استفاده کرد.»

مطالعات گذشته نشان داده است که مدار‌های منطقی ساخته شده از نانوذرات فلزی به‌طور قابل توجهی کندتر از ترانزیستور‌های مبتنی بر سیلیکون هستند. با این وجود، آن‌ها از برخی ویژگی‌های سودمند برخوردار هستند. به عنوان مثال، این ترانزیستور‌ها می‌توانند در محیط‌های مرطوب کار کنند، انعطاف‌پذیر بوده و تخلیه الکترواستاتیک را تحمل می‌کنند، چیزی که می‌تواند به دستگاه‌های مبتنی بر سیلیکون آسیب برساند.

در ارزیابی‌های اولیه، ترانزیستور جدید عملکرد چشمگیری داشت. این ترانزیستور علاوه‌بر داشتن هدایت الکتریکی قابل تنظیم، می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک مقاومت کند. علاوه‌بر این، هنگامی که روی لایه‌های انعطاف‌پذیر قرار می‌گیرد و این ساختار‌ها کشیده یا تغییر شکل می‌یابند، به خوبی کار می‌کند.

در این پروژه، محققان الکترود‌ها را روی یک فیلم انعطاف‌پذیر پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) قرار دادند. تاکنون آن‌ها فقط نمونه اولیه ترانزیستور را برای ارزیابی مزایای آن ایجاد کرده‌اند. برای ادغام در دستگاه‌های الکترونیکی واقعی، لازم است که این فناوری بیشتر توسعه داده و آزمایش شود.