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Georgia Tech Team demonstriert neue Transistor für den Einsatz in flexiblen Plastic Electronics

Published on January 29, 2011 at 4:22 AM

Auf der Suche nach flexiblen Kunststoff-Elektronik, einer der Stolpersteine ​​zu entwickeln wurde die Schaffung Transistoren mit genügend Stabilität für sie in einer Vielzahl von Umgebungen zu funktionieren unter Beibehaltung der aktuellen benötigt, um die Geräte.

Online in der Fachzeitschrift Advanced Materials, beschreiben Forscher des Georgia Institute of Technology eine neue Methode der Kombination von Top-Gate-organischen Feldeffekt-Transistoren mit einer Gate-Isolator-Doppelschicht. Dadurch kann der Transistor mit einer unglaublichen Stabilität auszuführen, während die eine gute aktuelle Performance. Darüber hinaus kann der Transistor Masse in eine reguläre Atmosphäre hergestellt werden und können mit niedrigeren Temperaturen, so dass es mit dem Kunststoff-Geräte wird es Macht sein.

Forscher am Georgia Tech haben eine neue Transistor für den Einsatz auf flexible Kunststoff-Elektronik, als einer der Top-Gate-organischen Feldeffekt-Transistor mit einer Doppelschicht Gate-Isolator bekannt unter Beweis gestellt. Der Transistor-Eigenschaften geben ihm unglaubliche Stabilität, während die eine gute Leistung.

Das Forscherteam verwendete eine bestehende Halbleiter-und änderte das Gate-Dielektrikum, weil der Transistor Performance hängt nicht nur von der Halbleiter selbst, sondern auch an der Schnittstelle zwischen dem Halbleiter und dem Gate-Dielektrikum.

"Anstatt mit einem einzigen dielektrischen Material, wie viele in der Vergangenheit getan haben, wir eine Doppelschicht Gate-Dielektrikum entwickelt", sagte Bernard Kippelen, Direktor des Center for Organic Photonics and Electronics und Professor in Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering.

Die Doppelschicht Dielektrikum aus einem fluorierten Polymer als CYTOP und ein High-k-Metall-Oxid-Schicht, die durch Atomic Layer Deposition erstellt bekannt gemacht. Allein verwendet wird, hat jede Substanz ihre Vorteile und ihre Nachteile.

CYTOP ist bekannt, dass einige Mängel an der Schnittstelle des organischen Halbleiters Form, aber es hat auch eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante, was einer Steigerung in Antriebsspannung erfordert. Die High-k-Metall-Oxid verwendet Niederspannung, aber nicht eine gute Stabilität aufgrund einer hohen Anzahl von Defekten auf der Oberfläche.

So wunderte Kippelen und sein Team, was passieren würde, wenn sie die beiden Stoffe kombiniert in einer Doppelschicht. Würden die Nachteile gegenseitig aufheben?

"Wenn wir zu den Versuchen Sie begann, die Ergebnisse atemberaubenden wurden. Wir erwarteten eine gute Stabilität, aber nicht bis zu dem Punkt ohne Abbau in Mobilität für mehr als ein Jahr", sagte Kippelen.

Das Team hat eine Reihe von Tests, um zu sehen, wie stabil der Doppelschicht wurde. Sie legten die Transistoren 20.000 mal. Es gab keine Verschlechterung. Sie testeten sie unter einem kontinuierlichen biostress, wo sie den höchstmöglichen Strom durchlief es. Es gab keine Verschlechterung. Sie haben sogar steckte es in eine Plasmakammer für fünf Minuten. Es gab noch keine Degradation.

Das einzige Mal, sie sahen eine Verschlechterung war, als sie es ließ sich in Aceton eine Stunde lang. Es gab eine gewisse Verschlechterung, aber der Transistor war noch in Betrieb.

Niemand war mehr als Kippelen überrascht.

"Ich hatte immer den Begriff der mit der Luft stabil Feldeffekt-Transistoren in Frage gestellt, weil ich dachte, Sie würden immer die Transistoren mit einigen Barrierebeschichtung kombinieren, um sie vor Sauerstoff und Feuchtigkeit zu schützen. Wir haben uns als falsch erwiesen durch diese Arbeit, ", sagte Kippelen.

"Dadurch, dass der Doppelschicht Gate-Isolator wir zwei verschiedene Abbaumechanismen, dass zur gleichen Zeit passieren müssen, aber die Auswirkungen sind, dass sie für einander compenstate", erklärt Kippelen. "Also, wenn Sie einen verwenden sie führt zu einer Abnahme des Stroms, wenn Sie die anderen führt es zu einer Verschiebung der thereshold Spannung und im Laufe der Zeit zu einer Erhöhung der jeweiligen Nutzung. Aber wenn man sie kombinieren, heben sich ihre Wirkungen aus. "

"Dies ist ein eleganter Weg zur Lösung des Problems. Also, anstatt zu versuchen, um einen Effekt zu entfernen, haben wir zwei Prozesse, die einander ergänzen und als Ergebnis haben Sie ein Ergebnis, das sehr stabil ist nahm."

Der Transistor leitet Strom und läuft bei einer Spannung vergleichbar mit amorphem Silizium, die aktuellen Industrie-Standard auf Glassubstraten verwendet, kann aber bei Temperaturen unter 150 ° C hergestellt werden, im Einklang mit den Möglichkeiten von Kunststoff-Substraten. Es kann auch in einem normalen Atmosphäre geschaffen werden, wodurch es einfacher als andere Transistoren herzustellen.

Anwendungen für diese Transistoren sind intelligente Bandagen, RFID-Tags, Kunststoff-Solarzellen, Licht-Strahler für Smart Cards - praktisch jede Anwendung, wo eine stabile Stromversorgung und eine flexible Oberfläche benötigt werden.

In diesem Papier wurden die Tests auf Glassubstraten durchgeführt. Als nächstes plant das Team auf die Vorführung der Transistoren auf flexiblen Kunststoffen. Dann werden sie testen die Fähigkeit, die Doppelschicht-Transistoren mit Tintenstrahldruck-Technologien herzustellen.

Quelle: http://www.gatech.edu/

Last Update: 3. October 2011 07:20

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