Uniwersalny tranzystor
Aby obniżyć koszty ekonomiczne i środowiskowe, urządzenia elektroniczne muszą stać się mniejsze i bardziej efektywne. Oczekuje się tego przede wszystkim od tranzystorów - urządzeń półprzewodnikowych, które kontrolują napięcie i prądy w obwodach elektrycznych. W dziedzinie półprzewodników nieorganicznych wymiary poniżej 100 nanometrów są już standardem. Pod tym względem, organiczne półprzewodniki nie są w stanie spełniać oczekiwań. Ich wydajność w zakresie transportu ładunków elektrycznych jest znacznie gorsza.
Układy organiczne mają jednak w porównaniu z tradycyjnym krzemem sporo zalet. Można je łatwo drukować na skalę przemysłową, koszty materiału są niższe i da się je nanosić na elastyczne powierzchnie. Jak się okazuje, mogą też mieć znacznie lepsze właściwości elektryczne.
Thomas Weitz, profesor na Wydziale Fizyki monachijskiej uczelni i członek Nanosystems Initiative Monachium, od dłuższego czasu pracuje wraz z zespołem nad optymalizacją tranzystorów organicznych. W marcowej publikacji w "Nature Nanotechnology" naukowcy opisują wytwarzanie tranzystorów o niezwykłej strukturze, zminiaturyzowanych, wytrzymałych i przede wszystkim uniwersalnych w działaniu.
Starannie dobierając zestaw parametrów w trakcie procesu produkcyjnego, zaprojektowali urządzenia nanoskalowe działające zarówno przy dużych, jak i małych gęstościach prądu elektrycznego. Podstawową innowację stanowi zastosowanie nietypowej geometrii, która ułatwia również montaż tranzystorów nanoskopowych.
"Naszym celem było opracowanie konstrukcji tranzystorów, która łączy w sobie zdolność do przenoszenia dużych prądów, typową dla tranzystorów klasycznych, z pracą niskonapięciową, wymaganą do stosowania jako sztuczne synapsy", wyjaśnia Weitz w publikacji. Dzięki udanemu montażowi pionowych tranzystorów polowych o dokładnie dobranych wymiarach i bramkowaniu jonowym, cel ten został osiągnięty.
Potencjalne obszary zastosowania nowych urządzeń to diody OLED i czujniki, w których wymagane są niskie napięcia, wysoka gęstość prądu w stanie włączonym lub duże transkonduktancje. Szczególne zainteresowanie budzi możliwość zastosowania ich w tzw. elementach memrystorowych.
"Memrystory mogą być traktowane jako sztuczne neurony, ponieważ da się je wykorzystywać do modelowania zachowania neuronów podczas przetwarzania sygnałów elektrycznych", wyjaśnia Weitz.
Naukowcy złożyli już wniosek patentowy na swoje urządzenie. Ich celem jest opracowanie nowej architektury tranzystorów do zastosowań przemysłowych.
Mirosław Usidus
