نیمه هادی های ارگانیک با استفاده از محلول های گسترش یافته ی نازک، به سمت مدارات پیچیده ی خود-اسمبل پیش می روند.

غشاهای نازک نیمه هادی های ارگانیک پیش از این در قالب ترانزیستورهای نوع n و ترانزیستورهای نوع p شكل گرفته بودند، اما اولین گیت دنیا که از هر دو اینها استفاده کرده است اخیرا در دانشگاه واشنگتن و استنفورد ساخته شده است.

مدارات نیمه هادی ارگانیک مکمل (مدارات COS) از نانوسیم هائی ساخته شده است که در دمای اتاق از روش های نیمه هادی های ارگانیک بصورت خود-اسمبل بدست آمدند. گیت معکوس کننده نیمه هادی، که از هگزاتياپنتاسن براي نوع p و پريلن تترا كربوكسيلديميد براي نوع n ساخته شده است، گین بالاتر از8، نسبت on/off برابر با 104 و جابجائی الکترونی یک صدم سانتیمتر مربع بر ولت ثانیه داشت.

آلجاندرو بریسنو، استاد دانشگاه واشنگتن، گفت: "این اولین مدار مجتمع نانوسیمی تماما ارگانیک می باشد. دیگر مدارات، ترانزیستورهای ارگانیک با غشای نازک از نوع n و نوع p می باشند که از طریق تبخیر گرمائی با دمای بالا ساخته شده اند، اما روش ما نه تنها یک روش محلول-فرایندی آسان برای ساخت معکوس کننده ها می باشد، بلکه نشان دهنده ی امکان ساخت ترانزیستورهای نانوسیمی تک کریستالی از هر دو نوع n و p در دمای اتاق نیز می باشد."

نیمه هادی های مکمل از این جهت حائز اهمیت هستند که مصرف توان را با استفاده از ورودی های مزدوج خازنی کاهش می دهند که در واقع، تنها وقتی انرژی را مصرف می کنند که ورودی ها از 1 به 0 یا برعکس تغییر کنند. نیمه هادی های ارگانیک مکمل از همان معماری مکمل انرژی-کارای نیمه هادی های اکسید فلز مکمل (CMOS) استفاده می کنند، با این تفاوت که به جای اکسید فلزهای غیرارگانیک در ارگانیک های ارزان قیمت شکل می گیرند.

ترانزیستورهای نانوسیمی ارگانیک، یک بعدی نامیده می شوند چرا که کانال هایشان بصورت خودبخود طوری درون نانوسیم های بسیار باریک اسمبل می شوند که به لحاظ ریاضیاتی می توان آنها را تنها دارای بعد طول دانست. در مقایسه با نیمه هادی های سیلیکونی، ارگانیک ها بطور عادی گین، نسبت on/off و جابجائی الکترونی بسیار کمتری دارند، اما به گفته ی محققین، با رفتن به سوي نانوسیم های تک بعدی، قسمت عمده ای از تلفات کارائی آن می تواند بازیابی شود.

از آنجا که قطر نانوسیم ها با واحد نانومتر اندازه گیری می شود و الگوی رشد آنها در چیپ نمایشی، تصادفی بود، آرایش نانوسیم ها به سمت بالای الکترودهای سورس و درین مربوط به ترانزیستورهای نوع p و نوع nگسترش می یابند. ابتدا نانوسیم ها در محلولی که به عنوان یک غشای نازک گسترش یافته است خود-اسمبل می شوند، که منجر به آرایه هائی از نانوسیم های تصادفی می شود که با شتاب زیادی از محلول نیمه هادی ارگانیک به سمت بالای الکترودها می روند.

دکتر بریسنو اضافه کرد: "استفاده از نانومواد ارگانیک در یک معکوس کننده ی مکمل پایه، تاکنون بطور عملی اثبات نشده است. ما می توانستیم این کار را بوسیله ی سنتز کردن کمیت زیادی از نانوسیم های کریستالی از نیمه هادی های متنوع ارزان قیمت و به لحاظ اقتصادی در دسترس، از طریق یک فرایند با فاز محلول انجام دهیم."

جابجائی الکترونی ترانزیستورها در معکوس کننده های ارگانیک حدود یک صدم سانتی متر مربع بر ولت-ثانیه اندازه گیری شد که این کمیت در ترانزیستورهای سیلیکونی کمتراز یک متر مربع بر ولت-ثانیه می باشد. البته، تیم تحقیقاتی امید زیادی برای بهتر کردن جابجائی الکترونی مدارات نیمه هادی ارگانیک دارد.

این استاد دانشگاه در ادامه گفت: "در حال حاضر، ما نیاز داریم که بر روی سنتز مواد ارگانیک جدیدی کار بکنیم که قابلیت فرایند محلولی را دارند و همچنین از انتقال بار بالائی برخوردارند. این چالشی است که تمام جامعه ی علمی فعالانه پیگیری می کند."

اگر نیمه هادی های ارگانیک بتوانند کامل شوند، این قول داده می شود که به اندازه ی کافی برای استفاده ی عملی ارزان شوند تا بتوان در کاربردهای جاری همچون ساخت مدارات پیچیده در برچسب های شناسائی از طریق امواج فرکانس رادیوئی (RFID) از آنها استفاده کرد.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |