Bij mobiele telefoons, koelkasten, vliegtuigen - transistors zijn overal. Maar ze werken vaak alleen binnen een beperkt stroombereik. LMU-fysici hebben nu een organische transistor ontwikkeld die perfect functioneert onder zowel lage als hoge stromen.

Transistors zijn halfgeleiderapparaten die spanning en stromen in elektrische circuits regelen. Om de economische en milieukosten te verminderen, elektronische apparaten moeten kleiner en effectiever worden. Dit geldt vooral voor transistoren. Op het gebied van anorganische halfgeleiders, afmetingen onder de 100 nanometer zijn al standaard. In dit opzicht, organische halfgeleiders hebben het niet bij kunnen houden. In aanvulling, hun prestaties met betrekking tot ladingdragervervoer zijn aanzienlijk slechter. Maar organische structuren bieden nog andere voordelen. Ze kunnen gemakkelijk op industriële schaal worden bedrukt, de materiaalkosten zijn lager, en ze kunnen transparant worden aangebracht op flexibele oppervlakken.

Thomas Weitz, een professor in LMU's Faculteit der Natuurkunde en een lid van het Nanosystems Initiative München, en zijn team werken intensief aan de optimalisatie van organische transistoren. In hun laatste publicatie in Natuur Nanotechnologie , ze beschrijven de fabricage van transistors met een ongebruikelijke structuur, die klein zijn, krachtig en vooral veelzijdig. Door tijdens het productieproces een kleine set parameters zorgvuldig op elkaar af te stemmen, ze hebben apparaten op nanoschaal kunnen ontwerpen voor hoge of lage stroomdichtheden. De primaire innovatie ligt in het gebruik van een atypische geometrie, wat ook de montage van de nanoscopische transistoren vergemakkelijkt.

"Ons doel was om een ​​transistorontwerp te ontwikkelen dat het vermogen om hoge stromen aan te sturen, typisch voor klassieke transistors, combineert met de laagspanningswerking die nodig is voor gebruik als kunstmatige synapsen, ", zegt Weitz. Met de succesvolle assemblage en karakterisering van verticale organische veldeffecttransistoren met exact selecteerbare afmetingen en een ionische poort, dit doel is nu bereikt.

Mogelijke toepassingsgebieden voor de nieuwe apparaten zijn onder meer OLED's en sensoren waar lage spanningen, hoge stroomdichtheden in de AAN-toestand of grote transconductanties zijn vereist. Van bijzonder belang is hun mogelijke gebruik in zogenaamde memristieve elementen. "Memristors kunnen worden gezien als kunstmatige neuronen, omdat ze kunnen worden gebruikt om het gedrag van neuronen te modelleren bij het verwerken van elektrische signalen, " legt Weitz uit. "Door de geometrie van een memristief apparaat te verfijnen, het kan in verschillende contexten worden toegepast, zoals leerprocessen in kunstmatige synapsen." De onderzoekers hebben al een patentaanvraag ingediend voor het apparaat om de nieuwe transistorarchitectuur voor industrieel gebruik te kunnen ontwikkelen.