211service.com
Nanorør kredsløb
Ny forskning tyder på, at netværk af enkeltvæggede kulstofnanorør trykt på bøjeligt plastik fungerer godt som halvledere i integrerede kredsløb. Forskere fra University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC) og Purdue Universitet , hvis værk vises i denne uge i Natur , siger, at disse nanorør-netværk kunne erstatte organiske halvledere i applikationer såsom fleksible skærme.
Hurtig og fleksibel: Et integreret kredsløb på en tynd plastikplade inkorporerer transistorer lavet af enkeltvæggede kulstof-nanorør-netværk. De kulstofbaserede netværk konkurrerer med ydelsen af enkeltkrystal silicium, men de kan nemt printes på plasten fra opløsning og har gode mekaniske egenskaber, der er nyttige til fleksibel elektronik.
Udvikling af fleksibel elektronik har for nylig fokuseret på organiske molekyler, fordi de i modsætning til silicium er kompatible med bøjelige plastiksubstrater. Fleksibel elektronik har potentiale i sådanne applikationer som elektroniske aviser med lav effekt eller PDA'er, der ruller op i størrelsen og formen af en kuglepen. Problemet med eksisterende organisk-elektroniske enheder er imidlertid, at de ikke er veludviklede til langsigtet pålidelighed, og de yder langt dårligere end silicium, siger John A. Rogers, ingeniørprofessor ved UIUC og medforfatter til Natur papir.
Kulstof-nanorør-netværk kombinerer på den anden side ydeevnen af silicium med fleksibiliteten af organiske film på plast. Rogers siger, at hastigheden af nanorør-enheden sammenlignes positivt med hastigheden af kommercielt anvendte enkeltkrystal siliciumkredsløb. Transistorerne kan også skifte mellem tændt og slukket tilstande i området på flere kilohertz, hvilket svarer til rækkevidden af dem, der bruges til flydende krystalskærme og radiofrekvensidentifikation (RFID) sensorer. Imidlertid er tænd-sluk-strømforholdet for kulstofnanorør stadig et par størrelsesordener lavere end for siliciumtransistorer.
Forskerne lavede netværkene ved at deponere nanorør på plastik ved hjælp af standardudskrivningsmetoder, hvilket kunne føre til lavpris, storskala fremstilling. Og de trykte kredsløb kan bøjes til en radius på omkring fem millimeter uden at kompromittere enhedens elektriske ydeevne. Denne metode er god til fleksibel elektronik, der skal printes over et stort område, siger Ali Javey , en assisterende professor i elektroteknik ved University of California, Berkeley.
Ved hjælp af en teknik kaldet transfer printing afsatte forskerne tilfældigt justerede kulstofnanorør på et 50 mikrometer tykt ark plastik og mønstrede derefter guldelektroder og andre kredsløbskomponenter på underlaget. Fordi omkring en tredjedel af nanorørene i ethvert netværk er metalliske, som kan kortslutte transistorerne, ætsede forskerne derefter smalle parallelle linjer gennem netværket med blød litografi. Ved at skære nanorørene kan de effektivt eliminere muligheden for en ren metallisk bane, der forbinder to elektroder, samtidig med at enhedens ydeevne bevares.
Der er stadig flere udfordringer, før nanorør-netværkene er klar til egentlige produkter. Der skal laves enheder, hvor ydeevnen fra enhed til enhed ikke varierer; milliarder af individuelle nanorør skal laves med høj renhed og de rigtige dimensioner for optimal ydeevne. Udskrivningsprocessen skal også udvikles, siger George Gruner , professor i fysik ved University of California, Los Angeles. Gruner foreslår, at nanorør kunne opløses i blæk og derefter printes på plastik. Disse enheder skal være billige og til engangsbrug, især for enheder som RFID-tags i fødevareemballage, tilføjer han.
Rogers' gruppes umiddelbare mål er at arbejde hen imod lavere effekt og højere hastighed i enhederne. Vi vil rykke grænserne for at se, hvor langt vi kan nå, siger han.