Los teléfonos inteligentes plegables y los televisores enrollables pronto dejarán de ser artículos de lujo, dicen investigadores del Instituto de Física Aplicada de la Technische Universitat Dresden (TU Dresden). Afirman haber tenido éxito por primera vez en el desarrollo de transistores orgánicos verticales flexibles, imprimibles y potentes con dos electrodos de control independientes.
En la investigación publicada en Nature Communications, este diseño, dicen, supera los límites de los transistores orgánicos horizontales de película delgada (OTFT) convencionales, como la baja densidad de corriente y el "transporte de salto", lo que abre una serie de nuevas aplicaciones potenciales que requieren altas frecuencias.

Transistores de película fina orgánicos verticales

Aunque no hay escasez de trabajos que involucren OTFT verticales, se han visto como novedosas "curiosidades de laboratorio" que son demasiado difíciles de integrar en circuitos electrónicos, hasta ahora, dice el Dr. Hans Kleemann del equipo de investigación de TU Dresden.


El equipo dice que esta es la primera vez que un investigador ha desarrollado un potente transistor orgánico vertical. Imagen utilizada por cortesía de TU Dresden

Cuando los OTFT verticales tienen dos electrodos de control independientes, como se demuestra en este estudio, se vuelven "perfectamente adecuados" para su uso en circuitos lógicos complejos mientras mantienen los beneficios de los dispositivos de transistores verticales, es decir, la alta frecuencia de conmutación que se requiere para la identificación por radiofrecuencia (RFID ) y bajo consumo de energía.
En este caso, los OTFT verticales se caracterizan por una alta frecuencia de conmutación de solo unos pocos nanosegundos y un voltaje de umbral ajustable. Esto significa que pueden representar de forma independiente diferentes estados lógicos mientras que el voltaje de umbral ajustable refuerza la integridad de la señal y el bajo consumo de energía.

Estructura del dispositivo

En el estudio, los investigadores informan sobre un concepto de dispositivo de transistores de base dual permeables orgánicos verticales (OPDBT). Estos combinan dos electrodos base separados espacialmente para permitir el cambio de las corrientes encendidas y el ajuste del umbral de voltaje.
En su presencia, se demuestra una alta densidad en corriente de 1,54 A cm2, una gran ganancia de corriente de 9,2 × 105 y un alto valor de transmisión del 99,998%.

Una imagen TEM esquemática y de sección transversal de un OPDBT
Una imagen TEM esquemática y de sección transversal de un OPDBT. Imagen utilizada por cortesía de Nature Communications

El esquema anterior muestra el transistor, que consiste en una arquitectura tipo sándwich con cuatro electrodos paralelos (gris y verde) separados por un semiconductor orgánico (naranja).
El buckminsterfullereno conductivo (C60) se utiliza para realizar un OPDBT de tipo n. Todos los contactos de la base consisten en una capa de aluminio de 15 nm de espesor, y están cubiertos por una fina capa de óxido nativo que se forma después de la exposición al aire. En este transistor, una capa de 20 nm de grosor de C60 dopado con un n-dopante eficiente se coloca debajo del electrodo emisor para reducir la resistencia de contacto.

El futuro de las pantallas flexibles de componentes orgánicos

Los investigadores estiman que los OTFT verticales, como el tipo demostrado en este estudio, podrían hacer posible realizar funciones electrónicas avanzadas como pantallas flexibles de alta resolución hechas completamente de componentes orgánicos.
Al emplear estructuras de base dual de canal vertical, los investigadores pudieron controlar fácilmente el umbral de voltaje, que es un requisito para circuitos lógicos eficientes. Con más investigación e ingeniería para optimizar el rendimiento de los OTFT y OPDBT verticales, los investigadores postulan que es posible eliminar por completo el uso de silicio en dispositivos electrónicos.

Dejar respuesta

Please enter your comment!
Please enter your name here