Grafenowy tranzystor polowy o niezwykłych właściwościach

Artykuły
Brak komentarzy
Drukuj

Naukowcy z University of Texas w Austin (USA) ogłosili, że skonstruowali elastyczny grafenowy tranzystor polowy o rekordowej gęstości prądu oraz największej, jak dotychczas, konwersji mocy. Według badaczy tranzystor ten charakteryzuje się także prawie symetrycznym transportem elektronów i dziur, największą, jak do tej pory, wytrzymałością mechaniczną oraz zdolnością do pracy będąc zanurzonym w cieczy, nie ujawniając przy tym żadnych negatywnych skutków.

Grafen to pojedyncza warstwa atomów węgla tworzących heksagonalne (sześciokątne) pierścienie, kształtem przypominające plastry miodu. Posiada wiele unikalnych elektronicznych i mechanicznych właściwości, obejmujących m.in. bardzo wysoką ruchliwość nośników, czyniąc z niego doskonały materiał do produkcji ultraszybkich tranzystorów. Ponadto grafen jest zdolny do absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w obszarze światła widzialnego oraz średniej podczerwieni, a także charakteryzuje się bardzo dużą elastycznością, przy jednoczesnej bardzo wysokiej wytrzymałości mechanicznej.

Naukowcy pod wodzą Deji Akinwande i Rodneya Ruoffa, umieścili skonstruowany przez siebie grafenowy tranzystor polowy (GFET) (ang. graphene field-effect transistor) bezpośrednio na powierzchni odpowiednio przygotowanego dielektryka. Następnie układ ten umieszczono na plastikowym podłożu. „Nasze urządzenie posiada unikalną strukturę, ponieważ składa się z „wielopalczastych” metalowych elektrod osadzonych na plastikowej folii”, powiedział Akinwande. Grafen, z którego wykonano tranzystor GFET, wytworzono metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) (ang. chemical vapour deposition), dzięki której, zdaniem naukowców, udało się wyprodukować grafen o podobnej jakości, co grafen wytwarzany metodą taśmy samoprzylepnej.

schemat grafenowego tranzystora polowego
Schemat grafenowego tranzystora polowego.

Rekordowe właściwości

Technika produkcji tranzystorów GFET wytwarzanych metodą CVD pozwala w bardzo prosty sposób łączyć grafen z plastikowym podłożem, na powierzchni którego możliwe jest wcześniejsze osadzenie metalowych elektrod. Dzięki zastosowaniu tej metody możliwym staje się produkowanie tranzystorów o bardzo dużej ruchliwości nośników, uzyskując dodatkowo symetryczny ruch dziur oraz elektronów (dziury oraz elektrony poruszają się w taki sam sposób). Kolejną zaletą tych urządzeń jest bardzo duża odporność na mechaniczne zniekształcenia, sięgająca aż 9%.

„Nasze tranzystory charakteryzują się największą odpornością mechaniczną na zginanie oraz najwyższą zewnętrzną częstotliwością odcięcia (równą około 2,23 GHz) spośród wszystkich elastycznych urządzeń elektronicznych bazujących na grafenie, jakie dotychczas zostały wytworzone”, powiedział Akinwande. „Ponadto, dzięki temu, że powierzchnia grafenu jest pasywowana azotkiem krzemu, a samo podłoże plastikowe jest samopasywowane, nasze urządzenie jest odporne na działanie cieczy. Podsumowując, okazało się, że tranzystory mogą pracować zanurzone w cieczach takich jak mleko, kawa czy herbata, a nawet są zdolne pracować, nie ponosząc żadnego uszczerbku, po przejechaniu ich przez samochód”.

„Inteligentne” zastosowania

„Niezwykle elastyczne, wysokowydajne urządzenia, takie jak nasz tranzystor, mogą być doskonałym rozwiązaniem w przypadku inteligentnej, bardzo zaawansowanej elektroniki, mogącej zaoferować znacznie większe możliwości działania, niż współczesna technologia oparta na półprzewodnikowym krzemie”, stwierdził Akiwande. „Potencjalne zastosowania obejmują elastyczne smartfony, wyświetlacze, materiały, a nawet inteligentne ściany”, dodał.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com

Dodaj komentarz