Los transistores bipolares orgánicos pueden mantenerse al día con el desarrollo

Los científicos han introducido por primera vez transistores bipolares basados ​​en semiconductores orgánicos y capaces de operar en el rango de los gigahercios. Para ello, utilizaron el hidrocarburo rubreno, que en su estado cristalino tiene propiedades beneficiosas similares a las del silicio común, según informa la revista especial Nature. Los científicos ven su tecnología principalmente en aplicaciones médicas, donde la electrónica flexible puede abrir nuevas posibilidades.

Los transistores son uno de los componentes más importantes de la electrónica moderna y se utilizan en casi todos los circuitos electrónicos. Los dos diseños más comunes se denominan transistores de efecto de campo y transistores bipolares y difieren en el tipo de control y área de aplicación. Mientras que los transistores de efecto de campo se usan con corrientes altas y están controlados por voltaje, los transistores bipolares están controlados por corriente. Su campo de aplicación son los rangos de baja corriente, que también requieren frecuencias de reloj más altas.

Busco transistor bipolar organico

Ambos tipos de corriente suelen estar basados ​​en semiconductores de silicio. Esto permite que el transistor se reduzca al rango de nanómetros, lo que permite un mejor rendimiento y, por lo tanto, un procesamiento de datos muy rápido. Sin embargo, el problema con la tecnología relativamente estricta es que se puede usar para componentes flexibles como: pantalla desplazable o inadecuado para aplicación médica sobre o dentro del cuerpo.

Shu-Jen Wang y Michael Sawatzki de la Universidad Técnica de Dresden y su equipo ahora han presentado un transistor orgánico diseñado para resolver este problema. “El principal desafío en la implementación de transistores orgánicos bipolares es encontrar materiales y configuraciones adecuados que permitan el dopaje n y p requerido y la movilidad suficiente del portador de carga para permitir que los electrones y los huecos fluyan en el transporte terrestre requerido”, explica el equipo.

Estructura del transistor: Hay una capa positiva (p), negativa (n) y neutra (i) de rubreno entre el emisor y el colector. El sustrato (molde) determina la disposición de los cristales. El emisor y el colector están hechos de oro, la base está hecha de aluminio. © Wang et al. /naturaleza/CC por sa 4.0

Rubin como semiconductor

Los científicos utilizaron el rubeno a base de carbono en sus transistores. Estos conductores orgánicos constan de varios anillos de hidrocarburos aromáticos y se han utilizado durante mucho tiempo en diodos orgánicos emisores de luz. Sus portadores de carga son muy móviles en forma de cristales de rubreno.

Para construir los transistores, los investigadores aplicaron múltiples capas de rubeno dopado que requerían que los transistores operaran sobre una capa base de cristal de unos 20 nanómetros de alto. La estructura de esta capa, que tiene un espesor de 100 a 300 nm, depende del alto orden de los núcleos cristalinos. El electrodo de oro sirve como emisor y colector, y el electrodo de aluminio forma la base.

1,6 GHz tal vez

“La primera realización de transistores bipolares orgánicos fue un gran desafío porque teníamos que lograr recubrimientos de muy alta calidad y nuevas estructuras. Sin embargo, los excelentes parámetros del dispositivo están a la altura de este esfuerzo”, dijo Wang. La configuración permite una alta velocidad portadora de todo el transistor.

Como muestran las pruebas, los transistores bipolares alcanzan una alta frecuencia de transición, que puede considerarse una medida de la velocidad de los componentes. Los modelos orgánicos anteriores se implementaron solo como transistores de efecto de campo y tenían una frecuencia de tránsito de 40 a 160 MHz. Por el contrario, se dice que el nuevo transistor bipolar desarrollado por los investigadores de Dresde tiene una frecuencia de hasta 1,6 GHz.

“Un nuevo horizonte para la electrónica orgánica”

“Hemos estado pensando en este dispositivo durante 20 años y me alegro de que ahora podamos probarlo. Los transistores bipolares orgánicos y sus posibilidades abren horizontes completamente nuevos para la electrónica orgánica, dijo Carl Liu, también de la Universidad Técnica y autor principal del estudio.

Como área de aplicación potencial, los investigadores están buscando, por ejemplo, dispositivos asistentes inteligentes que puedan registrar datos de salud a través de sensores, procesarlos localmente y transmitirlos de forma inalámbrica. (Naturaleza, 2022; doi: 10.1038 / s41586-022-04837-4)

Fuente: Universidad Técnica de Dresde

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.