Транзисторы – это полупроводниковые устройства, контролирующие напряжение и токи в электрических цепях. Чтобы снизить экономические и экологические издержки, электронные устройства должны стать меньше и эффективнее. В первую очередь это относится к транзисторам.
В области неорганических полупроводников размеры ниже 100 нанометров уже являются стандартными. В этом отношении органические полупроводники не могут идти в ногу со временем. Кроме того, их производительность в отношении транспортировки носителей заряда значительно хуже.
Но у органических структур есть и другие преимущества. Их можно легко печатать в промышленных масштабах, затраты на материалы ниже, и их можно прозрачно наносить на гибкие поверхности.
Томас Вайц, профессор физического факультета LMU и член Мюнхенской организации по наносистемам, и его команда интенсивно работают над оптимизацией органических транзисторов.
В своей последней публикации в Nature Nanotechnology они описывают изготовление транзисторов с необычной структурой, которые являются крошечными, мощными и, прежде всего, универсальными. Тщательно настраивая небольшой набор параметров в процессе производства, они смогли разработать устройства нанометрового масштаба для высоких или низких плотностей тока. Основное новшество заключается в использовании нетипичной геометрии, которая также упрощает сборку наноскопических транзисторов.
«Наша цель заключалась в разработке конструкции транзистора, которая сочетает в себе способность управлять высокими токами, типичными для классических транзисторов, с работой при низком напряжении, необходимой для использования в качестве искусственных синапсов», – говорит Вейтц. Благодаря успешной сборке и характеристике вертикальных органических полевых транзисторов с точно выбираемыми размерами и ионным стробированием эта цель теперь достигнута.
Потенциальные области применения новых устройств включают OLED-светодиоды и датчики, где требуются низкие напряжения, высокие плотности тока в открытом состоянии или большие крутизны. Особый интерес представляет их возможное использование в так называемых мемристивных элементах. «Мемристоры можно рассматривать как искусственные нейроны, поскольку их можно использовать для моделирования поведения нейронов при обработке электрических сигналов», – объясняет Вейтц. "За счет точной настройки геометрии мемристического устройства его можно применять в различных контекстах, например в процессах обучения в искусственных синапсах."Исследователи уже подали заявку на патент на устройство, чтобы позволить им разработать новую транзисторную архитектуру для промышленного использования.