(PhysOrg.com) -- Als het gaat om het maken van rekbare, transparante elektronica, het vinden van een materiaal om transistors van te maken was een grote uitdaging voor onderzoekers. Ze hebben een verscheidenheid aan conventionele halfgeleidermaterialen onderzocht, inclusief moleculen, polymeren, en metalen, maar deze materialen hebben de neiging intrinsiek slechte optische en mechanische eigenschappen te hebben. Deze nadelen maken het moeilijk om een ​​transistor te realiseren die zijn optische en elektrische prestaties onder hoge spanning kan behouden. In een nieuwe studie, onderzoekers hebben een rekbare, transparante op grafeen gebaseerde transistor en ontdekte dat, dankzij de uitstekende optische eigenschappen van grafeen, mechanisch, en elektrische eigenschappen, de transistor overwint enkele van de problemen waarmee transistors van conventionele halfgeleidermaterialen worden geconfronteerd.

De onderzoekers, onder leiding van Jeong Ho Cho van de Soongsil University in Seoul, Zuid-Korea, en Jong-Hyun Ahn van de Sungkyunkwan Universiteit in Suwon, Zuid-Korea, hebben hun studie gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

"Ons werk omvat belangrijke resultaten in vergelijking met rekbare en transparante apparaten die in de eerdere literatuur zijn gerapporteerd, "Ahn vertelde" PhysOrg.com . “In feite, het is bijna onmogelijk om transistors te fabriceren die zowel mechanische rekbaarheid als hoge optische transparantie bieden op ongebruikelijke substraten zoals rubberen platen of ballonnen met behulp van conventionele materialen. Vooral, grafeenapparaten hebben het voordeel dat ze kunnen worden geïntegreerd met behulp van printprocessen bij kamertemperatuur zonder vacuüm of hoge temperatuurstappen. De mogelijkheden van deze systemen gaan veel verder dan conventionele op materiaal gebaseerde systemen.”

Om de transistor te fabriceren, de onderzoekers synthetiseerden enkele lagen grafeen en stapelden ze vervolgens laag voor laag op koperfolie. Met behulp van fotolithografie en etstechnieken, de onderzoekers vormden een patroon van enkele van de essentiële elementen van de transistor, inclusief de elektroden en het halfgeleidende kanaal, op het grafeen. Na het overbrengen van deze componenten op een rekbare rubberen ondergrond, de onderzoekers drukten de resterende componenten - poortisolatoren en poortelektroden - op het apparaat met behulp van rekbare ionengel.

De onderzoekers ontdekten dat de op grafeen gebaseerde transistors op rubberen substraten verschillende aantrekkelijke eigenschappen hadden. Bijvoorbeeld, de printprocessen bij lage temperatuur maakten de fabricagetechniek veel eenvoudiger dan technieken die processen bij hoge temperatuur vereisen. Ook, transistoren gemaakt van conventionele anorganische halfgeleidende materialen kunnen vanwege hun slechte mechanische eigenschappen niet op rubbersubstraten worden gefabriceerd, wat hun rekbare bereik beperkt.

De experimentele resultaten van de onderzoekers bevestigden de goede prestaties van de grafeentransistors. Ze toonden aan dat de apparaten kunnen worden uitgerekt tot 5% voor 1, 000 keer en behouden nog steeds hun goede elektrische eigenschappen. In een experiment, de onderzoekers fabriceerden de grafeentransistors op een rubberen ballon en maten de elektrische eigenschappen ervan terwijl ze de ballon opbliezen. Wanneer uitgerekt meer dan 5%, de elektrische eigenschappen begonnen af ​​te nemen, deels te wijten aan microscheuren en andere defecten in de grafeenfilms.

“We zullen ons inspannen om het bereik van de rekbaarheid en de elektronische eigenschappen van de huidige grafeenapparaten te verbeteren en deze toe te passen op verschillende draagbare elektronica en sensorische huiden, ' zei Ahn.

De onderzoekers voorspellen dat de grafeentransistors kunnen dienen als een waardevol onderdeel in toekomstige transparante en rekbare elektronische toepassingen, met een prestatie die moeilijk te bereiken zou zijn met conventionele elektronische materialen. Toepassingen kunnen onder meer oprolbare displays, conforme biosensoren die zichzelf vormen op een onderliggend oppervlak, en anderen.

“Rekbare elektronica kan nuttig zijn voor verschillende huidige en toekomstige toepassingen, zoals draagbare displays en communicatieapparatuur, conforme en rekbare biosensoren (hersensensoren, ballonkatheters, enzovoort.), sensorische huid voor robotica, en structurele gezondheidsmonitors en oogcamera's, ' zei Ahn. “Rekbare verbindingen en apparaten zouden opvouwbare, oprolbare en draagbare displays. Rekbare sensoren kunnen zonder omvangrijkheid in handschoenen en kleding worden ingebed. Chirurgenhandschoenen konden constant de pH van het bloed en andere chemische niveaus controleren.”

Copyright 2011 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.