Ученые создали самые быстрые на сегодняшний день органические транзисторы
Ученые из различных уголков земного шара уже в течение нескольких лет пытаются использовать богатые углеродом молекулы и полимеры для создания недорогих органических полупроводниковых приборов, способных выполнять свои электронные функции на скоростях, приближающихся к скоростям работы более дорогостоящих приборов, основанных на кремнии. Но, к сожалению, все усилия еще не увенчались сколь значимым успехом, получающиеся у ученых органические транзисторы обладают целым рядом отрицательных характеристик. Эти транзисторы или работают крайне медленно или имеют настолько большой разброс значений параметров, что ни о каком практическом их применении и речи идти не может.
Исследовательские группы, возглавляемые Зэнэном Бао (Zhenan Bao), профессором химии и машиностроения из Стэнфорда, и Джинсонгом Хуань (Jinsong Huang), доцентом механики и разработки материалов из UNL, используя разработанный ими новый технологический процесс, добились создания органических транзисторов, способных работать минимум в пять раз быстрее, чем самые лучшие образцы подобных транзисторов, созданных в более ранние периоды времени. Следует заметить, что ученые не указывают конкретных значений из-за того, что полученные результаты носят предварительный характер, а характеристики транзисторов сильно отличаются от одного образца к другому.
Обычно, создавая полупроводниковые приборы на основе органических материалов, ученые помешают некоторое количество раствора, содержащего богатые углеродом молекулы, на поверхность вращающейся подложки, сделанной из тонкого стекла или другого твердого материала. Вращение подложки приводит к возникновению центробежных сил, под воздействием которым органический материал равномерно растекается и покрывает тонким слоем всю поверхность подложки. Затем, поверх первого слоя наносится слой другого материала и так до тех пор, пока не будет получена требующаяся многослойная структура.
Новый процесс, разработанный учеными, имеет два существенных отличия от традиционного процесса. Во-первых, ученые достаточно сильно увеличили скорость вращения подложки. Во-вторых, органическим материалом была покрыта не вся поверхность подложки, а только ее небольшая часть. Такие нововведения, в совокупности с некоторыми другими условиями процесса, позволили получить тонкую пленку с более высокой концентрацией и упорядочиванием молекул. В результате всего этого новый органический полупроводниковый материал продемонстрировал более высокое значение подвижности носителей электрического заряда, что благоприятно повлияло на скорость работы полупроводникового транзистора.
К сожаления, разработанный процесс, как уже упоминалось выше, так и остается ока на экспериментальной стадии. Ученым еще не удалось добиться высокой повторяемости результатов в отношении толщины получаемой пленки органического материала и достигнуть однородного распределения значения подвижности носителей электрического заряда. Но и даже в таком виде новая технология позволила ученым получить впечатляющие результаты, некоторые из созданных таким образом органических транзисторов демонстрировали скорость работы, сопоставимую со скоростью работы поликремниевых транзисторов, которые широко используются в современной электронике.
Дальнейшие усовершенствования данной экспериментальной технологии могут привести к разработке новых технологических процессов, позволяющих производить недорогую электронику на твердых стеклянных и гибких полимерных основаниях, прозрачность которой не будет снижаться ниже порога в 90 процентов, порога, который еще незаметен для невооруженного человеческого глаза.
