(PhysOrg.com) -- Onlangs, onderzoekers hebben op koolstofnanobuisjes gebaseerde dunne-filmtransistors (TFT's) ontwikkeld in de hoop hoogwaardige, flexibel, transparante apparaten, zoals e-paper en RFID-tags. Echter, een van de grootste uitdagingen die de prestaties van de transistors in de weg staan, is een afweging tussen de eigenschappen van metalen en halfgeleidende nanobuizen waaruit de transistors bestaan. In een nieuwe studie, onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om nanobuisnetwerken te fabriceren die dit probleem gedeeltelijk oplost, en laten zien dat de nanobuisnetwerken kunnen worden gebruikt om zowel transistors als flexibele geïntegreerde schakelingen (IC's) te maken.

De onderzoekers, Dong-ming Sun van de Universiteit van Nagoya in Nagoya, Japan, en co-auteurs van daar en Aalto University in Finland, hebben hun studie gepubliceerd over de fabricage van hoogwaardige TFT's en IC's op flexibele, transparante substraten in een recent nummer van Natuur Nanotechnologie .

“We hebben laten zien dat zonder rekening te houden met de chiraliteit van koolstofnanobuisjes, de as-grown koolstofnanobuisjes kunnen worden gebruikt om hoogwaardige TFT's en IC's te fabriceren, wat leidt tot een eenvoudige en snelle techniek tegen lage kosten, flexibele elektronica, ” vertelde co-auteur Yutaka Ohno van de Universiteit van Nagoya PhysOrg.com . “Lichtgewicht en flexibele apparaten zoals mobiele telefoons en elektronisch papier krijgen steeds meer aandacht voor hun rol bij het realiseren van een slimmere en groene alomtegenwoordige informatiemaatschappij. Het is belangrijk om dergelijke inrichtingen tegen extreem lage kosten te vervaardigen ter vervanging van conventionele op papier gebaseerde media zoals kranten en tijdschriften. Ons werk kan zulke technologie opleveren.”

Zoals de onderzoekers in hun onderzoek hebben uitgelegd, nanobuisjesnetwerken bevatten zowel metalen als halfgeleidende nanobuisjes. Terwijl een grotere hoeveelheid metalen nanobuisjes de mobiliteit van de ladingdrager van de transistor vergroot, het verlaagt ook de aan/uit-verhouding.

Aangezien beide kenmerken belangrijk zijn voor de algehele prestaties van de transistor, de onderzoekers in de nieuwe studie vonden een manier om beide kenmerken te optimaliseren door een netwerk van nanobuizen met bepaalde unieke eigenschappen te fabriceren. Bijvoorbeeld, de morfologie van het netwerk bestaat uit rechte, relatief lange (10 micrometer) nanobuisjes (waarvan 30% van metaal is) in vergelijking met andere nanobuisjesnetwerken. Het nieuwe netwerk gebruikt ook meer Y-juncties dan X-juncties tussen nanobuisjes. Omdat Y-splitsingen een groter knooppuntoppervlak hebben dan X-knooppunten, ze hebben ook een lagere junctieweerstand.

Met behulp van dit nanobuis-netwerk, de onderzoekers hebben TFT's gefabriceerd die tegelijkertijd een hoge mobiliteit van de ladingdrager en aan / uit-verhouding demonstreren, biedt aanzienlijk betere prestaties dan eerdere op nanobuisjes gebaseerde transistors. De onderzoekers legden uit dat de hoge mobiliteit te wijten is aan de unieke morfologie van het nanobuis-netwerk, terwijl de hoge aan/uit-verhouding kan worden toegeschreven aan de lagere dichtheid van metalen nanobuisjes, die tijdens het fabricageproces kan worden gecontroleerd.

Na het bouwen van de transistors, de onderzoekers fabriceerden een IC dat in staat is tot sequentiële logica - het eerste circuit dat tot nu toe is gebaseerd op koolstofnanobuistransistors. In sequentiële logische circuits, de output hangt af van zowel de huidige input als de geschiedenis van de input, zodat deze circuits opslag- of geheugenfuncties hebben.

De onderzoekers voorspellen dat door het fabricageproces op te schalen en verbeterde druktechnieken te gebruiken, deze op nanobuisjes gebaseerde TFT's zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van grootschalige, goedkoop, en flexibele elektronica.

"Ons plan voor de nabije toekomst is om roll-to-roll fabricage van CNT-gebaseerde TFT-arrays en IC's te demonstreren, ' zei Ohno. “Om dat te doen, we moeten alle lithografische technieken vervangen door high-throughput printtechnieken. Voor commercialisering, we moeten de uniformiteit van TFT-kenmerken meer verbeteren, maar we streven naar commercialisering binnen vijf jaar.”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.